Cómo se estima la presión del vapor

¿Cómo se estima la presión del vapor?  •

En intervalos de baja presión: 10 a 1500 mmHg se estima por varios métodos unos de los cuales son:

El método de estimación de Frost-Kalkwarf-Thodors, es el mejor para compuestos orgánicos, orgánicos, el cual se hace por medio medio de cálculos de de tipo iterativo, y arroja un máximo porcentaje de error medio de 5.1% El método de Riedel-Plank-Miller es el mejor para compuestos inorgánicos y además es fácil de usar, este arroja un máximo porcentaje de error medio de 5.2% •

En intervalos de alta presión: 1500 mmHg hasta la presión crítica también existen varios métodos de los cuales mencionaré algunos:

El método de estimación reducida de Kirchhoff, el cual no es muy exacto pero es muy fácil de usar, arroja un máximo porcentaje de error medio de 3.2% El método de estimación de Frost-Kalkwarf-Thodors, para intervalos de alta presión también requiere requiere de cálculos iterativos, iterativos, sin embargo embargo es muy bueno y arroja un máximo máximo porcentaje de de error medio medio de 1.5% Estos métodos anteriores son métodos trabajados con ecuaciones reducidas para los cuales cuales era necesario necesario conocer tc, pc, tb.. Pero existen muchísimos métodos diferentes tanto con ecuaciones reducidas como con ecuaciones semi-reducidas y sin reducir. La Ley de Raoult, Raoult, químico francés, establece que la relación entre la presión de vapor de vapor  de cada componente en una solución ideal es dependiente de la presión de vapor de cada componente componente individual y de la fracción molar de molar  de cada componente en la solución. •

Manómetro:

El manómetro es un instrumento destinado a medir la diferencia de presión entre dos fluidos o entre dos puntos de un mismo fluido. En su versión básica, consta de un tubo en forma de U que generalmente contiene mercurio. Hay dos tipos: de rama cerrada o de rama abierta. Cuando la presión es la misma en las dos ramas, el nivel de fluido en ellas es el mismo. Si una de las ramas tiene una presión superior a la otra, el fluido se desnivela El cálculo de la diferencia de presión se realiza aplicando la fórmula de la presión hidrostática a la diferencia de nivel del fluido en ambas ramas. Si el manómetro es de rama cerrada, la altura de la columna de fluido será la presión del gas. En cambio si el manómetro es de rama abierta, la presión del gas se calculará sumando o restando la presión atmosférica a la presión hidrostática obtenida. Un valor negativo de lectura correspondería a un vacío parcial.

En manómetros más complejos y cómodos, el fluido a medir empuja un émbolo unido a un dispositivo elástico, y éste hace girar una aguja que indica sobre una escala graduada la presión efectuada. Las presiones bajas de un gas se miden con el dispositivo McLeod, capaz de medir hasta 10 de mercurio de presión absoluta. Este aparato toma un volumen conocido del gas que se quiere medir, lo comprime a temperatura constante a un volumen mucho menor y mide su presión directamente con un manómetro. La presión desconocida se calcula aplicando la ley de Boyle-Mariotte. Para presiones aun más bajas se emplean métodos basados en la radiación, ionización o los efectos moleculares. Las presiones que admiten los manómetros oscilan entre los 10 y 10 mm de mercurio de presión absoluta en mediciones de alto vacío, hasta miles de atmósferas, como en el caso de las prensas y controles hidráulicos. En experimentaciones se han obtenido presiones del orden de millones de atmósferas, y la fabricación de diamantes artificiales exige presiones cercanas a las 70.000 atmósferas, a temperaturas que rondan los 3.000º C. Por último se entiende como “presión parcial” la presión efectiva que ejerce un gas determinado en una mezcla de éstos. La presión atmosférica total es la suma de las presiones parciales de los gases que la componen (oxígeno, nitrógeno, dióxido de carbono y gases nobles).

La presión absoluta se denomina a la presión real que se encuentra en unaposición dada. Los instrumentos que se usan para medir la presión estáncalibrados para que den una lectura de cero en la atmosfera. La presión manométrica es la diferencia entre la presión absoluta y la presiónatmosférica. También está la presión de vacío que es la presión que se encuentrapor debajo de la presión atmosférica. La presión manométrica y la presión de vacío se indican así

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Presión hidrostática:

Es la que ejerce un líquido en un punto de su interior por acción de la gravedad. Esta presión se manifiesta en forma de fuerzas ejercidas en todas direcciones sobre la superficie de cualquier cuerpo en contacto con el líquido e incluso sobre su propio recipiente. Esta presión se obtiene con la siguiente fórmula: F es el peso de la columna de líquido. F= V p g V es el volumen de la columna de líquido. p es la densidad del líquido. g es la aceleración de la gravedad (9,8 m/s ). La presión en un punto del líquido aumenta en relación a la densidad de éste. El principio fundamental de la hidrostática enuncia que esta presión es directamente proporcional a la profundidad del punto, por lo que a mayor profundidad, a mayor fuerza estará sometido el punto. Esta presión se obtiene de la siguiente fórmula: h es la altura de la columna de líquido. F= h p g p es la densidad del líquido. g es la aceleración de la gravedad (9,8 m/s ). La fuerza resultante de todas las que actúan sobre un cuerpo sumergido es una vertical y hacia arriba. Esta fuerza es denominada fuerza de empuje. Esta fuerza es más notoria cuanto más sumergido está el cuerpo en el fluido, siguiendo el principio fundamental de hidrostática

Un fluido pesa y ejerce presión sobre las paredes sobre el fondo del recipiente que lo contiene y sobre la superficie de cualquier objeto sumergido en él. Esta presión, llamada  presión hidrostática, hidrostática, provoca, provoca, en fluidos en reposo, reposo, una fuerza perpendicular a las paredes del recipiente o a la superficie del objeto sumergido sin importar la orientación que adopten las caras. Si el líquido fluyera, las fuerzas resultantes de las presiones ya no serían necesariamente perpendiculares a las superficies. Esta presión depende de la densidad del líquido en cuestión y de la altura a la que esté sumergido el cuerpo y se calcula mediante la siguiente expresión:

Donde, usando unidades del SI SI,, 

es la presión hidrostática (en pascales (en pascales); );



es la densidad del líquido (en kilogramos sobre metro cúbico); cúbico);



es la aceleración de la gravedad (en metros sobre segundo al cuadrado);



es la altura del fluido (en metros metros). ). Un líquido en equilibrio ejerce fuerzas

 perpendiculare  perpendicularess sobre cualquier cualquier superficie sumergida sumergida en su interior  es la presión atmosférica



Leyes de la Hidrostática el principio de Pascal o ley de Pascal, Pascal , es una ley enunciada por el físico y matemático la presión ejercida por un fluido francés Blaise Pascal (1623–1662) (1623–1662) que se resume en la l a frase: la presión

incompresible y en equilibrio dentro de un recipiente de paredes indeformables se transmite con igual intensidad en todas las direcciones y en todos los puntos del fluido.1 El principio de Pascal puede comprobarse utilizando una esfera hueca, perforada en diferentes lugares y provista de un émbolo émbolo.. Al llenar la esfera con agua y ejercer presión sobre ella mediante el émbolo, se observa que el agua sale por todos los agujeros con la misma velocidad y por lo tanto con la misma presión. El principio de Pascal puede ser interpretado como una consecuencia de la ecuación fundamental fundamental de la hidrostática y del carácter altamente incompresible de los líquidos líquidos.. En esta clase defluidos defluidos la densidad es prácticamente constante, de modo que de acuerdo con l a ecuación:

Donde: , presión total a la profundidad. , presión sobre la superficie libre del fluido. , densidad del fluido.

, aceleración de la gravedad gravedad.. , Altura, medida en Metros. La presión se define como la fuerza ejercida sobre unidad de área p = F/A. De este modo obtenemos la ecuación: F1/A1 = F2/A2, entendiéndose a F1 como la fuerza en el primer pistón y A1 como el área de este último. últi mo. Realizando despejes sobre esta ecuación básica podemos obtener los resultados deseados en la resolución de un problema de física de este orden. Si se aumenta la presión sobre la superficie libre, por ejemplo, la presión total en el fondo ha de aumentar en la misma medida, ya que el término ρ gh no varía al no hacerlo la presión total. Si el fluido no fuera incompresible, su densidad respondería a los cambios de presión y el principio de Pascal no podría cumplirse. Por otra parte, si las paredes del recipiente no fuesen indeformables, las variaciones en la presión en el seno del líquido no podrían transmitirse siguiendo este principio. El principio de Arquímedes es un principio físico que afirma que: «Un cuerpo total o parcialmente sumergido en un fluido en reposo, recibe un empuje de abajo hacia arriba igual al peso del volumen del fluido que desaloja». Esta fuerza 1 recibe el nombre de empuje hidrostático o de Arqu  Arquímed ímedes es,, y se mide en newtons (en el SIU SIU). ). El principio de Arquímedes se formula así:

Donde E  es el empuje ,  ρf  es la densidad del fluido, V  el «volumen de fluido desplazado» por  algún cuerpo sumergido parcial o totalmente en el mismo, g  la aceleración de la gravedad y m la masa masa,, de este modo, el empuje depende depende de la densidad del fluido, del volumen del cuerpo y de la gravedad existente en ese lugar. El empuje ( en condiciones normales2 y 

descrito de modo simplificado3 ) actúa verticalmente hacia arriba y está aplicado en el centro de gravedad del fluido desalojado por el cuerpo; este punto recibe el nombre de centro de carena carena..

Demostración  Aunque  Aunque el el principio principio de Arquím Arquímedes edes fue fue introdu introducido cido como como princip principio, io, de hecho hecho puede puede consid considerar erarse se un teorema demostrable a partir de las ecuaciones de Navier-Stokes para un fluido en reposo, mediante el teorema de Stokes (igualmente el principio de Arquímedes puede deducirse matemáticamente de las ecuaciones de Euler para Euler  para un fluido en reposo que a su vez pueden deducirse generalizando las leyes de Newton a un medio continuo). continuo). Partiendo de las ecuaciones de Navier-Stokes para un fluido:

(1) La condición de que el fluido incompresible que esté en reposo implica tomar en la ecuación anterior , lo que permite llegar a la relación fundamental fundamental entre presión del fluido, densidad del fluido y aceleración de la gravedad: (2)

 A partir partir de esa relación relación podemos podemos reescribir reescribir fácilme fácilmente nte las las fuerzas fuerzas sobre sobre un un cuerpo cuerpo sumer sumergido gido en términos del peso del fluido f luido desalojado por el cuerpo. Cuando se sumerge un sólido K en un fluido, en cada punto punto de su superficie aparece aparece una una fuerza por unidad unidad de superfice perpendicular  perpendicular  a la superficie en ese punto y proporcional a la presión del fl uido  p en ese punto. Si llamamos al vector normal a la superficie del cuerpo podemos escribir  la resultante de las fuerzas divergencia:

sencillamente mediante el teorema de Stokes de la

(3)

Donde la última igualdad se da sólo si el fluido f luido es incompresible. [editar ]Prisma recto Para un prisma recto de base  Ab y altura H , sumergido en posición totalmente vertical, la demostración anterior es realmente elemental. Por la configuración del prisma dentro del fluido las presiones sobre el área lateral sólo producen empujes horizontales que además se anulan entre sí y no contribuyen a sustentarlo. Para las caras superior e inferior, puesto que todos sus puntos están sumergidos a la misma profundidad, profundidad, la presión es constante y podemos usar la relación Fuerza = presión x Área y teniendo en cuenta la resultante sobre la cara superior e inferior, tenemos: (4) Donde es la presión aplicada sobre la cara inferior del cuerpo, es la presión aplicada sobre la cara superior y A es el área proyectada del cuerpo. Teniendo en cuenta la ecuación general de la hidrostática, que establece que la presión en un fluido en reposo aumenta proporcionalmente proporcionalmente con la profundidad: (5)

Introduciendo en el último término el volumen del cuerpo y multiplicando por la densidad del fluido ρf  vemos que la fuerza vertical ascendente F V  V  es precisamente el peso del fluido desalojado. (6) El empuje o fuerza que ejerce el líquido sobre un cuerpo, en forma vertical y ascendente, cuando éste se halla sumergido, resulta ser también la diferencia entre el peso que tiene el cuerpo suspendido en el aire y el "peso" que tiene el mismo cuando se lo introduce en un líquido. A éste último se lo conoce como peso "aparente" del cuerpo, pues su peso en el líquido disminuye

"aparentemente"; "aparentemente"; la fuerza que ejerce la Tierra sobre el cuerpo permanece constante, pero el cuerpo, a su vez, recibe una fuerza hacia arriba que disminuye la resultante vertical.

Manomero diferencial El manómetro diferencial mide la diferencia de presión entre dos puntos (P 1 y P2) de allí su nombre. Con base en la figura se puede escribir la ecuación:

que se reduce a:

Donde: = densidad del líquido manométrico, generalmente se utiliza el mercurio = densidad del fluido, agua en el ejemplo de la figura. Si se tratara de gas gas,, el término podría despreciarse. La sensibilidad del manómetro es tanto mayor, cuanto menor sea la diferencia Su uso es muy frecuente en filtros en línea. De esta forma se puede observar fácilmente lo obturado que se encuentra el filtro midiendo la diferencia de presión entre la entrada y la salida del filtro.

El manómetro diferenc ial abierto, consiste en un tu b o e n U , parci parcial almen mente te lleno lleno de un líquid líquido o pes pesado ado.. Uno Uno de de los los extremos seconecta de manera perpendicular a la pared que confina el fl ui do del recipient recipiente e que lo contiene contiene.. El otro extremo extremo puede puede estar estar abiertoa abiertoa l a atmósfera o bien con otro punto de la pared, en cuyo caso elmanómetro mide la diferencia de presiones entre los dos puntos.La diferencia diferencia de nivele niveles s de la columna columna de líquido líquido en el manómetrodi manómetrodife fe r en ci al indica la dif erencia de las cargas d e presión, ejercidassobr ejercidassobre e los los extremos de la columna.