Practica No.2 Presion en Un Gas

UNIVERSIDAD DE SONORA UNIDAD REGIONAL SUR

División: Ciencias e ingenierías Departamento: Físico Matemático

Practica No. 1: PRESION EN UN GAS Profesor encargado: Medina Verdugo Jorge Isidro

Integrantes del equipo: 212216408 212211124 212200969 212218974 212218375 212213817 212214774

-

Guadalupe Ramón Almada Siari Ramón Armando Bueno Velazquez Janeth Ivonne Castillo Martínez Pedro Guadalupe Hollman Velarde Kassandra Guadalupe López Fuentes Martha Patricia López González Missael Rojo Cordero

Navojoa, Sonora a 24 de Septiembre del 2013

Objetivos En esta práctica se va a: 1. Determinar la presión absoluta y manométrica del aire encerrado en una jeringa. 2. Determinar la presión pulmonar que se produce al succionar un líquido.

Introducción Una de las aplicaciones más importantes del tubo en U es el manómetro, el cual se utiliza para determinar la presión de un líquido o gas respecto a la

presión atmosférica. En esta práctica se determina la dependencia de la presión del aire de una jeringa con la diferencia de alturas de los brazos del manómetro, además se determinará cualitativamente la capacidad pulmonar de una persona.

Marco Teórico Los gases ejercen presión sobre cualquier superficie con la que entren en contacto, ya que las moléculas gaseosas se hallan en constante movimiento. Al estar en movimiento continuo, las moléculas de un gas golpean frecuentemente las paredes internas del recipiente que los contiene. Al hacerlo, inmediatamente rebotan sin pérdida de energía cinética, pero el cambio de dirección (aceleración) aplica una fuerza a las paredes del recipiente. Esta fuerza, dividida por la superficie total sobre la que actúa, es la presión del gas. Definición de presión: La presión se define como una fuerza aplicada por unidad de área, es decir, una fuerza dividida por el área sobre la que se distribuye la fuerza.

Presión = Fuerza / Área La presión de un gas se observa mediante la medición de la presión externa que debe ser aplicada a

fin de mantener un gas sin expansión ni contracción. Manómetro Un manómetro es un dispositivo para medir la presión de gases distintos a los de la atmósfera. El manómetro sencillo es un tubo en forma de U que contiene un líquido de densidad (como mercurio, alcohol o agua). Pabs  Pman  Patm

Un extremo se conecta a un recipiente donde se presión, el otro está abierto al aire ambiente y tiene la presión atmosfera, siendo esta la presión total (absoluta) que posee un Mientras si se encuentra el sistema al vacío, es decir que ningún este abierto la presión en el será la manométrica.

mide la de a la sistema. extremo

Pman  Pabs  Patm

Material 1. 8 metros de manguera de plástico transparente de 1/8 de pulgada de diámetro interior o similar. En nuestro caso utilizamos una de 3/8 de pulgada. 2. Flexómetro de al menos 3 m. 3. Cinta adhesiva.

4. 5. 6. 7. 8. 9.

Manómetro en U. Agua. Jeringa de 10 ml. Regla de 30 cm. Tres cm de manguera latex. Colorante (azúl de metileno o algún colorante orgánico).

10. Vaso de precipitados de al menos 100 ml.

Procedimiento

A Presión del aire encerrado en la jeringa. 1. Vierta aproximadamente 100 mililitros de agua en el vaso de precipitados y agréguele un poco de colorante. (Anexo 1) 2. Vacíe agua coloreada al manómetro hasta que alcance la mitad del manómetro. 3. Colóquele a la jeringa el pedazo de manguera latex. 4. Hunda el émbolo de la jeringa hasta la marca de 6 mililitros. 5. Enseguida, coloque la jeringa en uno de los tubos del manómetro. 6. Bajo esas condiciones, saque lentamente el émbolo de la jeringa hasta la marca de 7 mililitros aproximadamente y observe que pasó con el líquido manométrico ¿cómo es la presión del aire en la jeringa respecto a la presión atmosférica? 7. Mida la diferencia de alturas entre los niveles del agua en ambos brazos. 8. A continuación coloque el émbolo en la marca de los 8 mililitros y mida la diferencia de alturas. 9. Repita la operación del paso anterior para cuando el émbolo marca 9 y luego para 10 mililitros, midiendo en cada caso la diferencia de altura que se produce. 10. Ahora coloque el émbolo en la marca de 4 mililitros y observe qué sucede con el líquido manométrico ¿cómo es la presión del aire encerrado en la jeringa respecto a la presión atmosférica? Mida la diferencia de altura entre los niveles del líquido en ambos brazos. 11. Posicione sucesivamente el émbolo en la marca de los 3, 2 y 1 y 0 mililitros y en cada caso mida la diferencia de altura. Si el líquido

manométrico asciende demasiado, realice las mediciones hasta donde le sea posible.

B) Para la presión de succión 1 Pase la manguera a través de las lámparas del techo (o de otra parte que sirva para tal fin), de tal modo que la mitad de la manguera quede en un lado y la mitad en otro, aproximadamente. Es importante que, al menos, uno de los dos extremos quede prácticamente al nivel del suelo. La manguera puede ser sostenida de otras partes elevadas, si se disponen de ellas. (Anexo 2). 2 Llene de agua el vaso de precipitados y colóquelo en el suelo. Sumerja en el líquido el extremo de la manguera que llega hasta el suelo. 3 Marque el nivel del agua en la manguera que está dentro del agua. Esto puede hacerlo con un marcador o con un pedazo de cinta adhesiva. 4 Procure que la manguera quede fija dentro del vaso. 5 Bajo esas condiciones, succione por el extremo libre lo más fuerte que pueda y trate de sostener el máximo nivel alcanzado por unos segundos, para que un compañero coloque una marca de la máxima altura alcanzada, colocando un pedazo de cinta adhesiva en ese lugar de la manguera. Si por alguna razón no se pudo sostener el nivel del líquido, sóplese por la manguera para sacar el agua que haya quedado atrapada en la misma y luego succiónese tal como se indicó. 6 Una vez que se ha marcado la máxima altura, mida con el flexómetro la altura que existe entre ambas marcas. 7 Cada miembro del equipo deberá realizar la operación indicada en el paso anterior.

Resultados de actividades (A)

La presión del aire encerrado en la jeringa:

Medición

H

P (manométrica)

P (absoluta )

1

0.164 m

1607.2 Pa

101,607.2 Pa

2

0.130 m

1274 Pa

101,274 Pa

3

0.096 m

940.8 Pa

100,940.8 Pa

4

0.064 m

627.2 Pa

100,627.2 Pa

5

0.032 m

313.6 Pa

100,313.6 Pa

6

0

0

100,000 Pa

7

0.034 m

333.2 Pa

100,333.2 Pa

8

0.068 m

666.4 Pa

100,666.4 Pa

9

0.100 m

980 Pa

100,980 Pa

10

0.132 m

1293.6 Pa

101,293.6 Pa

(B)

La presión de succión:

Miembro

Altura máxima

P (manométrica)

P (absoluta )

1

1.20 m

11,760 Pa

111,760 Pa

2

0.90 m

8,820 Pa

108,820 Pa

3

0.94 m

9,212 Pa

109,212 Pa

4

1.67 m

16,366 Pa

116,366 Pa

5

1.20 m

11,760 Pa

111,760 Pa

6

0.55 m

5,390 Pa

105,390 Pa

7

0.78 m

7,644 Pa

107,644 Pa

Consultas y preguntas A)Presión del aire encerrado en la jeringa 1. ¿Cómo es la presión del aire encerrado en la jeringa conforme se va expandiendo el émbolo? La presión va en aumento. 2. ¿A qué se debe el comportamiento del aire en el caso anterior?

A la presión ejercida por la jeringa al momento de jalar el embolo. 3. ¿Cómo es la presión del aire encerrado en la jeringa conforme se va hundiendo el émbolo? La presión va en aumento. 4. ¿Cómo se explica el comportamiento del aire en el caso anterior? A la presión ejercida por la jeringa al momento de empujar el embolo. 5. En el experimento de la jeringa ¿Qué hubiera sucedido si en vez de agua, se usa mercurio como líquido manométrico? Simplemente se necesitaría más presión para levantar el mercurio ya que tiene una densidad mayor. 6. ¿En qué casos es conveniente usar mercurio como líquido manométrico y en cuáles un líquido menos denso? 7. En la gráfica de la presión respecto a la altura, para el experimento de la jeringa, ¿Encuentra similitud con la ley de Boyle para los gases ideales? Explique. ¿Podría graficar la presión del aire encerrado en la jeringa respecto a los diferentes volúmenes obtenidos al recorrer el émbolo de la jeringa?

B)Presión pulmonar. 8 ¿Se pudo hacer ascender el agua a cualquier altura o se observó un límite? El límite se vio en cada integrante del equipo ya que no es la misma fuerza de los pulmones en cada uno. 9 ¿Qué determinará la altura máxima que una persona puede hacer ascender un líquido? Dependerá de que tanto soporta el peso de la columna que levantó. 10 Si una persona pudiera hacer vacío perfecto en sus pulmones y succionara un líquido por la manguera ¿podría elevarlo a cualquier altura o también tendría un límite? Si tiene un límite ¿cuál es? No existiría limite, ya que al hacer un vacío quitaría toda presión encima del líquido y ya no habría una fuerza de presión que lo mantuviera comprimido. 11 Si se utiliza mercurio en lugar de agua en la manguera ¿Se hubiera podido elevar la misma altura que el agua

succionando? Argumente. (No trate de hacerse con mercurio el experimento pues esta sustancia es peligrosa). No, ya que el peso del mercurio es muy grande por lo tanto es imposible que la presión de los pulmones lo soporte. 12 ¿Cuál es la presión en el punto A que se indica en el diagrama y cuál es la presión en el punto correspondiente, B dentro de la manguera? Argumente la respuesta. La presión en A y B son iguales. Porque están al mismo nivel esto se debe al principio de Pascal.

13 A partir del análisis de la presión de los puntos A y B, deduzca la expresión general para la presión p (Anexo 2). PA= PB ρH2Ogh+Patm= ρH2Ogh+Patm

Anexos

Anexo 1

Anexo 2