TAREA NMERO UNO: CONCEPTOS PRELIMINARES MECNICA DE FLUIDOS

CONDE RODRIGUEZ GERSON RAFAEL (2110001)

DAZ HERNNDEZ DANIELA ALEJANDRA (2110049)

GMEZ TORRES MARIA ALEJANDRA (2110014)

DUBAN FABIAN GARCA

UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTARDER

FACULTAD DE FISICOQUMICAS

INGENIERA QUMICA

2014

DubanGarcia4.9

1. Definir las siguientes propiedades de los fluidos: DENSIDAD

Es la medida del grado de compactacin de un material, en el caso de los fluidos se define como la cantidad de masa por unidad de volumen y depende de algunas propiedades del fluido como su temperatura y su presin, esta propiedad de los fluidos se representa mediante la letra griega (rho) y se expresa como: = Sus unidades en el SI son [Kg/m3]. Para lquidos la densidad vara poco con la temperatura o la presin a causa de que son prcticamente incompresibles, sin embargo en los gases ideales se cumple la relacin: = Donde P representa la presin, V el volumen, n el nmero de moles, R la constante de los gases y T la temperatura. Con esta ecuacin se puede observar que cambios significativos en la temperatura o la presin afectan considerablemente el volumen y por tanto la densidad de los gases ideales.

PRESIN DE VAPOR Esta se conoce como la presin de la fase gaseosa o vapor de una sustancia sobre la fase lquida, para una temperatura determinada, en la que ambas fases se encuentran en equilibrio dinmico, es decir, se igualan las velocidades de condensacin y vaporizacin; su valor es independiente de las cantidades de lquido y vapor presentes y se considera una constante fisicoqumica caracterstica de cada sustancia. La presin de vapor es sinnimo de la volatilidad de una sustancia, es decir, los lquidos ms voltiles (ter, gasolina, acetona etc.) tienen una presin de vapor saturado ms alta, por lo que este tipo de lquidos, confinados en un recipiente cerrado, mantendrn a la misma temperatura, un presin mayor que otros menos voltiles. Su valor depende en forma directa de factores como la temperatura y la naturaleza del lquido. La presin de vapor se expresa usando diferentes unidades; sin embargo, casi siempre se considera en milmetros de mercurio (mm Hg).

CALOR ESPECFICO

Es una magnitud fsica que se define como la cantidad de calor que hay que suministrar a la unidad de masa de una sustancia o sistema termodinmico para elevar su temperatura en una unidad. Se considera una propiedad intensiva de la materia.

En general, el valor del calor especfico depende del valor de la temperatura inicial y se calcula como el cociente entre la capacidad calorfica y la masa, esto es = / donde m es la masa de la sustancia. Su valor depende de factores como la masa molar, el tipo de enlaces entre las molculas y la presencia de impurezas. En el Sistema Internacional de Unidades, el calor especfico se expresa en Joules por kilogramo y por kelvin [J/kgK]; otra unidad, no perteneciente al SI, es la calora por gramo y por kelvin [cal/gK].

COEFICIENTE DE COMPRESIBILIDAD Tambin conocido como factor de compresibilidad y denominado con la letra Z, se define como la razn del volumen molar de un gas con relacin al volumen molar de un gas ideal a la misma temperatura y presin. Matemticamente se define como: = Dnde: v P es la presin del gas v V es el volumen molar del gas v T es la temperatura del gas v R es la constante universal de los gases

Es una propiedad termodinmica que se utiliza para modificar la ley de los gases ideales y as ajustarse al comportamiento de un gas real, por lo cual se utiliza frecuentemente en aplicaciones que requieren de precisin en los clculos. Los valores de factor de compresibilidad Se obtienen mediante clculos de las ecuaciones de estado como la ecuacin del virial, y cuando se calcula el coeficiente para una mezcla de gases se requiere la composicin para calcularlo. Adems, el factor de compresibilidad se puede leer a partir de grficos de compresibilidad generalizados que grafiquen Z como una funcin de la presin a diferentes valores de temperatura.

DubanGarciaNota adhesivaDiferente a factor de compresibilidad de un gas...

En general el valor del coeficiente de compresibilidad aumenta con la presin, lo cual se debe al aumento en el nmero de colisiones entre las molculas del gas y como consecuencia las fuerzas de atraccin y repulsin pasan a tener efectos notables. Entre ms cercano est el gas a su punto crtico o su punto de ebullicin, ms se desviar Z del caso ideal. Tal como se mencion, una forma de calcular el coeficiente de compresibilidad es por medio de la ecuacin del virial, la cual se escribe como: = = 1 + + ! + ! + Los coeficientes B, C, D, etc., se denominan coeficientes viriales que estn en funcin de la temperatura y son especficos para cada sustancia ya que representan las interacciones entre molculas: B toma en cuenta la interaccin entre dos molculas, C la interaccin entre tres molculas y as sucesivamente. Dado que no son usuales las interacciones entre grandes grupos de molculas, la serie infinita de la ecuacin del virial se trunca hasta el tercer trmino de la derecha de la ecuacin.

VISCOSIDAD DINMICA O ABSOLUTA Isaac Newton defini esta propiedad como la resistencia que presenta un fluido al ser deformado por un esfuerzo cortante (componente de fuerza tangente a una superficie), y determin que esta resistencia surge a partir de la falta de deslizamiento del fluido, es decir, a causa de las fuerzas de cohesin molecular y slo se presenta en fluidos en movimiento. Todos los fluidos presentan algo de viscosidad, sin embargo el fluido denominado ideal no tiene viscosidad.

A partir de un sencillo experimento Newton plante la ley de la viscosidad, este consisti en colocar una delgada capa del lquido entre dos placas paralelas y muy cercanas, la placa inferior se fija y la superior se mueve con una velocidad v en sentido paralelo a la placa inferior midiendo la fuerza F necesaria para realizar dicho movimiento.

La viscosidad es diferente en los llamados fluidos newtonianos y en los no newtonianos. Por fluido newtoniano se entiende aquel fluido cuyo valor de viscosidad, a una presin y temperatura dadas, es nico para cualquier velocidad de cizalla, siendo independiente del tiempo de aplicacin de la cizalla; mientras que en un fluido no newtoniano la viscosidad vara con la temperatura y el esfuerzo cortante que se le aplica.

La viscosidad de un fluido Newtoniano se suele representar con la letra griega , pero para fluidos no Newtonianos la viscosidad aparente se suele representar entonces con la letra griega . La proporcionalidad existente entre el esfuerzo por unidad de rea (F/A) necesario para producir un gradiente de velocidades en un fluido y el mencionado gradiente es "la capacidad de deslizamiento de un fluido" o viscosidad: = Donde es el esfuerzo por unidad de rea o esfuerzo de cizalla (F/A) y el diferencial es el gradiente de velocidad, tambin llamada velocidad de deformacin o cizalla. La unidad de viscosidad en el SI es [Pa*s], y la unidad en el sistema CGS es el Poise, as: 1 = 1000 []

VISCOSIDAD CINEMTICA Se define en trminos de la viscosidad dinmica y su ecuacin se escribe como: = Dnde: v Es la viscosidad cinemtica v Es la viscosidad dinmica v Es la densidad del fluido

Sus unidades en el Sistema Internacional son [m2/s].

La viscosidad cinemtica tradicionalmente se mide por el tiempo que tarda una muestra de aceite en pasar a travs del orificio de un capilar bajo la fuerza de la gravedad, produciendo as en el capilar del viscosmetro cinemtico una resistencia a fluir fija. Al multiplicar el tiempo que tarda el fluido en pasar a travs del capilar por la constante de calibracin del viscosmetro se obtiene la viscosidad cinemtica.

TENSIN SUPERFICIAL Se define cuantitativamente como el trabajo que debe realizarse para llevar molculas en nmero suficiente desde el interior del lquido hasta la superficie para crear una nueva unidad de superficie teniendo en cuento que el lquido presenta resistencia a aumentar su superficie.

As mismo, se conoce como el fenmeno en el cual la superficie de un lquido se comporta como una pelcula fina elstica permitiendo a algunos insectos desplazarse sobre la misma sin hundirse, esto de se debe a las fuerzas cohesivas entre las molculas del lquido. La tensin superficial se debe a que las fuerzas que afectan a cada molcula son diferentes en el interior del lquido y en la superficie. As, en el seno de un lquido cada molcula est sometida a fuerzas de atraccin que en promedio se anulan. Su valor depende de la naturaleza de las dos fases puestas en contacto y de la magnitud de las fuerzas intermoleculares en el seno del lquido. Vara de manera inversa con la temperatura debido al aumento de la agitacin trmica lo que afecta de manera negativa las fuerzas presentes entre las molculas. Sus unidades son de [N/m], [J/m2], [kg/s2] o [dyn/cm].

TENSIN INTERFACIAL Para definir la tensin interfacial, primero se necesita definir dos conceptos: superficie e interfase. Una superficie es la zona de contacto entre una fase condensable (slido o lquido) y un gas no condensable; por el contrario una interfase es la zona de contacto entre dos fases condensables (slido- slido, slido- lquido o lquido -lquido).

La definicin tcnica de la tensin interfacial es: la energa de Gibbs por unidad de rea de interfase a temperatura y presin fijas. La tensin interfacial se produce porque una molcula cerca de una interfase tiene interacciones moleculares diferentes de una molcula equivalente dentro del seno del fluido.

Para definir de forma ms clara este concepto se utiliza como ejemplo un sistema de dos lquidos en contacto, los cuales forman dos fases lquidas inmiscibles y una interfase de contacto entre ellas. Las molculas de la interfase entre dos lquidos estarn sometidas a fuerzas de magnitudes diferentes a las que estn sometidas las molculas del seno de cada uno de los lquidos como se puede observar en las fuerzas vectoriales representadas por flechas en el

dibujo. Adems se tendrn tambin interacciones de tipo Van Der Waals con las molculas del otro lquido en la interfase, lo que conducir a que la tensin en la interfase, es decir la tensin interfacial, tenga un valor intermedio entre las tensiones superficiales de las dos fases lquidas.

GRAVEDAD ESPECFICA (DENSIDAD RELATIVA) Es la razn del peso especfico de una sustancia y el peso de un fluido de referencia que suele ser agua a 4 C, debido a que el agua presenta su mayor densidad a esta temperatura. La razn tambin se puede hacer entre las densidades especficas en lugar de los pesos. = !"#$%&!"#! = !"#$%&!"#! Esta razn se puede emplear para un fluido a cualquier temperatura, teniendo en cuenta que las propiedades del agua a esta temperatura (4 C) son constantes e iguales a: !"#! = 9.81 ! !"#$ = 1000 ! A causa de la variacin de las propiedades de los fluidos con la temperatura, un aumento de esta propiedad implica una reduccin en la densidad y la gravedad especficas.

PESO ESPECFICO

Es la relacin existente entre el peso de una sustancia y su volumen. Puede expresarse en Newtons sobre metro cbico (en el Sistema Internacional) o en kilopondios sobre metro cbico (en el Sistema Tcnico). = = =

Es importante destacar que el kilopondio (tambin conocido como kilogramo-fuerza) es la fuerza que ejerce la gravedad del planeta Tierra sobre una masa de un kilogramo. Esto quiere decir que el valor del peso especfico expresado en kilopondios sobre metro cbico resulta equivalente al valor de la densidad. El peso especfico, por lo tanto, es el peso de una sustancia por unidad de volumen. La densidad, por otra parte, refiere a la masa de una sustancia por unidad de volumen.

Conocer el peso especfico de un cuerpo puede ser muy importante a nivel industrial para determinar cules son las mejores condiciones para su procesamiento.

FENMENO DE CAPILARIDAD

La capilaridad es un proceso de los fluidos que depende de su tensin superficial la cual, a su vez, depende de la cohesin del lquido. Este proceso le permite al lquido subir o bajar por un tubo capilar. Para poder definir el fenmeno de la capilaridad se necesita primero definir dos trminos: adhesin y cohesin. La adhesin se refiere a la fuerza de atraccin que hay entre dos sustancias diferentes, mientras la cohesin se refiere a la fuerza de atraccin entre las molculas de una misma sustancia. Cuando un lquido sube por un tubo capilar, es debido a que la cohesin entre sus molculas es menor que la adhesin del lquido con el material del tubo; El lquido sigue subiendo hasta que la tensin superficial es equilibrada por el peso del lquido que llena el tubo, formando una superficie cncava. Sin embargo, cuando la cohesin entre las molculas de un lquido es ms potente que la adhesin al capilar la tensin superficial hace que el lquido descienda a un nivel inferior y su superficie es convexa. Los ejemplos ms representativos de este fenmeno son el agua y el mercurio: el agua, a pesar de tener fuerzas intermoleculares fuertes, tambin posee una adhesin ms alta, por lo cual su tendencia es a subir por el capilar, formando un menisco cncavo. Por otro lado, las fuerzas intermoleculares al interior del mercurio son mayores que sus fuerzas de adhesin, por lo cual su tendencia dentro de un tubo capilar es a bajar y as forma un menisco convexo.

La masa lquida es directamente proporcional al cuadrado del dimetro del tubo, por lo que un tubo angosto succionar el lquido en una longitud mayor que un

tubo ancho. Cuanto ms pequeo es el dimetro del tubo capilar mayor ser la presin capilar y la altura alcanzada.

v Ley de Jurin La ley de Jurin define la altura que se alcanza cuando se equilibra el peso de la columna de lquido y la fuerza de ascensin por capilaridad. La altura h en metros de una columna lquida est dada por la ecuacin: = 2 cos () Dnde: = tensin superficial interfacial [N/m] = ngulo de contacto = densidad del lquido [kg/m] g = aceleracin debida a la gravedad [m/s] r = radio del tubo [m] El ngulo de contacto se determina como:

2. Definir los siguientes instrumentos para: LA MEDICIN DE DENSIDAD

Los instrumentos que permiten medir la densidad, en general, tienen su fundamento en el principio de Arqumedes: Todo cuerpo sumergido en un fluido experimenta un empuje vertical y hacia arriba igual al peso de fluido desalojado. As, la densidad del lquido es proporcional al empuje que este ejerce sobre el cuerpo sumergido en l.

v Densmetros de inmersin (lquidos): Tienen forma de tubo sellado de vidrio, plstico u otro material transparente, con una base en forma de bulbo que encierra un peso, y el resto del cuerpo con forma de vstago porta la escala de medida. Con este instrumento la densidad se determina en funcin de la altura de la parte inmersa en el lquido. Esta altura depender del empuje ejercido por el lquido sobre el densmetro. Como

el empuje depende de la densidad del lquido tambin la altura de inmersin depende de la densidad del lquido. Debido a la influencia de la temperatura en las mediciones con estos instrumentos, algunos llevan incorporado un termmetro.

La medicin en slidos se realiza a travs del peso y el volumen de la muestra. El dispositivo de pesado de los densmetros para medir densidad determina el peso, el volumen se calcula por el empuje de la muestra dentro de un lquido, para lo que deber conocerse la densidad de este lquido.

v Picnmetro: Es un instrumento

sencillo utilizado para determinar con precisin la densidad de lquidos y slidos pulverulentos (arena, cemento, etc.). Su caracterstica principal es la de mantener un volumen fijo al colocar diferentes lquidos o polvos en su interior. Esto nos sirve para comparar las densidades de dos lquidos pesando el picnmetro con cada lquido por separado y comparando sus masas. Es usual comparar la densidad de un lquido respecto a la densidad del agua pura a una temperatura determinada, por lo que al dividir la masa de un lquido dentro del picnmetro respecto de la masa correspondiente de agua, se obtendr la densidad relativa del lquido respecto a la del agua a la temperatura de medicin. El picnmetro es muy sensible a los cambios de concentracin de sales en el agua, por lo que se usa para determinar la salinidad del agua, la densidad de lquidos biolgicos en laboratorios de anlisis clnicos, entre otras aplicaciones.

v Balanza hidrosttica: Su funcionamiento se basa en el Principio de Arqumedes y permite determinar la densidad de slidos. El procedimiento cosiste inicialmente en el clculo de la masa del cuerpo (M) depositndolo sobre el platillo de la balanza, luego el objeto se introduce en una probeta lleno de agua y se sumerge totalmente, de esta manera se puede encontrar el empuje (E) que experimenta el lquido.

=

v Balanza de Mohr: Este instrumento permite determinar la densidad de lquidos que pueden ser ms o menos densos que el agua. Su estructura consiste en dos brazos bastante desiguales. El primero de ellos est graduado en 10 partes y posee en el extremo un gancho del cual pende una pieza de vidrio llamada termmetro de inmersin, la cual se encarga de la medicin de la temperatura del lquido, y elimina la desigualdad de pesos, ofrecindole equilibrio a la balanza.

Al sumergir el termmetro de inmersin en un lquido, el equilibrio se altera y solo mediante la introduccin de un contrapeso en el brazo ms largo se puede volver a alcanzar el equilibrio, estos pesos representan el empuje, si se hace este proceso para el lquido de inters (1) y se repite para el agua (2), a partir de la relacin dada a continuacin se puede despejar la densidad del lquido: !! = !!

LA MEDICIN DE VISCOSIDAD

v Viscosmetros capilares: Es el instrumento ms antiguo empleado para la determinacin de la viscosidad. Obligan al fluido a pasar a travs de un tubo con el fin de observar su distribucin de velocidades de tipo parablico, de forma que la

porcin del fluido que est en contacto con la paredes del capilar tiene una velocidad nula y la porcin del fluido que se encuentra en el centro del tubo tiene una velocidad mxima.

La viscosidad se mide a partir del flujo medio y la presin aplicada, mediante el uso de la ecuacin de Hagen-Poiseuille: = ! 8 Donde es la viscosidad del fluido, P es la cada de presin a lo largo del capilar, r es el radio del capilar, L la longitud del capilar y V el volumen de fluido que ha circulado en un tiempo t.

v Viscosmetros capilares de vidrio: Ejemplo: Viscosmetro de Ostwald. Medicin: Fluidos newtonianos. Fuerza impulsora: Presin hidrosttica del fluido.

v Viscosmetros de orificio o copa:

Ejemplo: Viscosmetro de Ford. Medicin: Las propiedades de flujo en la manufactura, procesado y aplicaciones de tintas, pinturas, adhesivos. No deberan ser usados en fluidos no newtonianos. Fuerza impulsora: Caudal, se llena la copa por la parte superior y se deja vaciar por medio del orificio inferior, en este caso, el caudal depende en gran medida del nivel del lquido y el flujo producido no sigue la ley de Hagen Poseuille. Sus mediciones suelen ser poco precisas.

v Viscosmetros de cuerpo mvil:

En estos equipos, la movilidad de una esfera, burbuja, disco, etc en el fluido da medida de la viscosidad del fluido.

v Viscosmetros de cada de esfera: Son los ms conocidos, se basan en la ley de Stokes, que relaciona la viscosidad de un fluido con la velocidad de cada, si una esfera cae en el interior de un fluido

libremente se acelera hasta que la fuerza de la gravedad se iguala a la fuerza de rozamiento que ejerce el fluido sobre ella. Se emplean para mediciones en fluidos muy viscosos y en fluidos newtonianos, para fluidos no newtonianos no se ha desarrollado ninguna ecuacin.

v Viscosmetros rotacionales: Los viscosmetros rotacionales constan bsicamente de dos partes que se encuentran separadas por el fluido a estudiar. Viscosmetros de cilindros concntricos. Viscosmetros de placas paralelas. Viscosmetros de cono-placa.

El movimiento de una de estas partes provoca la aparicin de un gradiente de velocidades a lo largo del fluido. Para determinar la viscosidad del fluido se mide el esfuerzo necesario para producir una determinada velocidad angular. Se pueden emplear en fluidos no newtonianos pero son muy costosos, actualmente se conectan directamente a ordenadores que muestran los perfiles y realizan los clculos de viscosidad fcilmente.

v Viscosmetro ms novedoso: Viscosmetro Stabinger SVM 3000

Es una modificacin del viscosmetro giratorio de tipo Couette clsico, que combina la precisin de la determinacin de viscosidad cinemtica con un amplio rango de medicin, est diseado para medir la viscosidad y la densidad de derivados del petrleo, dentro de un intervalo de viscosidad de menos de 1 a 20.000 mm2/s. El mismo funciona en base a un nuevo principio de medicin patentado (EP 0 926 481 A2). Simplemente, se llena la celda de medicin con 2,5 mL de la muestra a analizar y se obtienen los valores de viscosidad dinmica y cinemtica, y de densidad. Lleva integrado el clculo del ndice de viscosidad y adems permite realizar hasta 30 mediciones por hora y funciona a temperaturas entre -56 C y 105 C.

LA MEDICIN DE TENSIN SUPERFICIAL

v Estalagmmetro: Consta de un depsito conectado a un tubo capilar por el que se dejan caer gotas que se pesan. La ley de Tate establece que si los pesos de las gotas de los lquidos 1

DubanGarciaNota adhesivaNo queda claro el principio de funcionamiento!!

y 2 son P1 Y P2, y sus tensiones superficiales son 1 y 2, entonces se cumple que: !! = !! De manera que, en principio, basta medir la tensin superficial de un lquido (por ejemplo el 1) de referencia mediante otro mtodo, para con el estalagmmetro, medir la tensin superficial de cualquier otro.

v Tensimetro de du nouy (mtodo del anillo): El instrumento consiste en un anillo de platin-iridio que se pone en contacto con la superficie del lquido. La fuerza necesaria para separar el anillo de la superficie del lquido se suministra mediante un hilo de torsion y se registra en dinas sobre un dial calibrado. El error de este metodo es, por lo general, inferior al 5 %, La fuerza para despegarlo est relacionada con la tensin superficial o interfacial por la expresin: = 4 Donde f es el empuje aplicado al anillo (m*g), en dinas, R el radio medio del anillo , un factor de correccin y g es la tensin superficial.

v Tensimetro de wilhelmy (mtodo de la placa): Se utiliza una placa de geometra rectangular perfectamente conocida suspendida verticalmente a una balanza de precisin. El lado inferior de la placa se pone en contacto (horizontalmente) con la superficie del

lquido para que se moje. Luego se ejerce una fuerza vertical sobre la placa para levantarla. La placa se levanta poco a poco, y de cada lado se forma una interfase curva; se levanta la placa hasta que se produzca el arranque. En la posicin justo antes del arranque se puede calcular el equilibrio de fuerzas entre las fuerzas de tensin que se aplican de parte y otra de la placa y la fuerza de levantamiento F. Obteniendo:

= 2

v Equipos de medicin de tensin superficial automtica TD 3: El nuevo tensimetro LAUDA TD 3 sirve para la medicin automtica de las tensiones superficiales e interfaciales, as como para la determinacin de la densidad de los lquidos. Los materiales de superficie del TD 3 son resistentes a los productos qumicos y con ello adecuados para casi todos los campos de aplicacin. v Tensimetro de volumen de gota tvt 2: El tensimetro de volumen de gota LAUDA ampla las posibilidades de medicin de las tensiones superficiales e interfaciales dinmicas de lquidos. En un proceso nico, el sistema permite el control bajo Windows con una carga mnima del ordenador, incluso en funcionamiento multitareas.

LA MEDICIN DE LA PRESIN

El instrumento utilizado para medir la presin en los fluidos se conoce manmetro, generalmente determinando la diferencia de la presin entre el fluido y la presin local.

v Manmetro de Burdon: Emplea como elemento sensible un tubo metlico curvado o torcido, de seccin transversal aplanada. Un extremo del tubo esta cerrado, y la presin que se va a medir se aplica por el otro extremo. A medida que la presin aumenta, el tubo tiende a adquirir una seccin circular y enderezarse. El movimiento del extremo libre (cerrado) mide la presin interior y provoca el movimiento de la aguja. v Manmetro truncado: Sirve para medir pequeas presiones gaseosas. No es ms que un barmetro de sifn con sus dos ramas cortas. Si la rama abierta se comunica con un depsito cuya presin supere la altura mxima de la columna baromtrica, el lquido baromtrico llena la rama cerrada. En el caso contrario, se forma un vaco baromtrico en la rama cerrada y la presin absoluta en el depsito ser dada por:

= ! + !

v Manmetro de fuelle: Los manmetros de fuelle tienen un elemento elstico en forma de fuelle (como el acorden) al que se le aplica la presin a medir, esta presin estira el fuelle y el movimiento de su extremo libre se transforma en el movimiento de la aguja indicadora como se muestra en la figura. v Manmetro de Diafragma: Es un sensor que est tpicamente construido por dos discos flexibles y cuando una presin es aplicada sobre una cara del diafragma, la posicin de la cara del disco cambia por deformacin. La posicin est relacionada con la presin. v Bandas Extensomtricas: Los sensores de presin modernos usan el principio de elasticidad, pero la deformacin es convertida en una seal elctrica mediante bandas extensomtricas, conocidas como strain gauges o strain gages. Este medidor se construye sobre un metal de coeficiente de elasticidad dado, adosndole un alambre, una tira semiconductora o pistas conductoras. Al deformarse el soporte de la banda, se "estira" o se "comprime" el sensor, variando as su resistencia. El cambio de resistencia ser, precisamente, el reflejo de la deformacin sufrida. En trminos de su caracterizacin, dada la resistencia sin deformacin, la aplicacin de una fuerza deformante producir un cambio de resistencia, cuya medicin permite calcular la fuerza.

MEDICION DE LA PRESION ATMOSFERICA La presin atmosfrica es la fuerza por unidad de superficie que ejerce el aire sobre la superficie terrestre. La presin atmosfrica en un punto coincide numricamente con el peso de una columna esttica de aire de seccin recta unitaria que se extiende desde ese punto hasta el lmite superior de la atmsfera. La presin atmosfrica normalizada, 1 atmsfera, fue definida como la presin atmosfrica media al nivel del mar que se adopt como exactamente 101 325 [Pa] o 760 [Torr]. Para realizar mediciones de presin atmosfrica se utiliza un barmetro. El primer barmetro que existi fue inventado por Torricelli y su diseo consisti en un tubo cuya parte superior estaba cerrada, mientras su parte inferior estaba abierta y sumergida dentro de un lquido. As, el peso de la columna de lquido compensa exactamente el peso de la atmsfera. Existen diferentes tipos de barmetros, dentro de los cuales estn:

v Barmetro de mercurio: Fue inventado por Torricelli en el ao de 1643. Su diseo es la base de la mayora de barmetros, formado por un tubo de vidrio de 85 cm lleno de mercurio, el cual se invierte y el lado abierto se ubica dentro de un recipiente que tambin contenga mercurio, por lo cual el nivel del lquido al interior del tubo disminuye dejando un espacio vaco en la parte superior, conocido como cmara baromtrica. La ecuacin que permite calcular la presin atmosfrica es: !"# = Dnde: Es la densidad del mercurio Es la aceleracin de la gravedad Es la altura que alcanza el mercurio al

interior del tubo.

v Barmetro aneroide: Fue inventado por Lucien Vidie en 1843. Es un tipo de barmetro que no utiliza mercurio. Indica las variaciones de presin atmosfrica por

las deformaciones que el peso del aire hace experimentar a una caja metlica de p aredes muy elsticas en cuyo interior se ha hecho el vaco ms absoluto. Se grada por comparacin con un barmetro de mercurio pero sus indicaciones son cada vez ms inexactas por causa de la variacin de la elasticidad del resorte plstico.

v Barmetro de Bourdon: Este tipo de barmetro consiste en un tubo flexible que a su vez es cerrado, curvo y con forma de herradura. En el interior de este tubo reina el vaco y la presin ejercida por el aire modifica la curvatura del tubo que a su vez es registrada a una escala.

v Barmetro de Fortin: Es un barmetro compuesto de un tubo de Torricelli que se introduce en el mercurio contenido en una cubeta de vidrio en forma tubular, provista de una base de piel de gamo cuya forma puede ser modificada por medio de un tornillo que se apoya de la punta de un pequeo cono de marfil, manteniendo as un nivel fijo. El barmetro est totalmente recubierto de latn, salvo dos ranuras verticales junto al tubo que permiten ver el nivel de mercurio. En la ranura frontal hay una graduacin en milmetros, mientras en la posterior hay un pequeo espejo para facilitar la visibilidad del nivel. Al barmetro va unido un termmetro. Los barmetros Fortin se usan en laboratorios cientficos para las medidas de alta precisin, y las lecturas deben ser corregidas teniendo en cuenta todos los factores que puedan influir sobre las mismas, tales como la temperatura del ambiente, la aceleracin de gravedad de lugar, la tensin de vapor de mercurio, etc. v Bargrafo: Es un instrumento utilizado para medir y registrar continuamente la presin atmosfrica, usualmente utilizado en estaciones meteorolgicas automatizadas. El barmetro interno que utiliza para medir la presin atmosfrica consiste en una serie de cpsulas aneroides superpuestas. Las cpsulas aneroides son cmaras metlicas de paredes flexibles que sufren deformaciones a medida que la presin atmosfrica vara; la magnitud de estas deformaciones se amplifica y se registra de forma similar a como registran los movimientos de la tierra en los sismgrafos.

3. Resuelva:

v Se conecta una lnea de gasolina a un manmetro de caratula (!"!#) a travs de un manmetro de U doble, como se muestra en la figura. Si la lectura del nanmetro de caratula es de 370 [KPa], determine la presin manomtrica de la lnea de gasolina.

!"!# = !"# !!! 0.45 + !"# 0.5 !" 0.1 !"#$% 0.22 !"# = 370 = 370000 ! !"!# = 370000 !"!!! + 9.8 !!! 1000 !"!! 0.45 + 790 !"!! 0.5 13600 !"!! 0.1 700 !"!! 0.22 !"!# = 354,6238 []

DubanGarciaAceptado

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