Índice:

Resumen………………………………………………………………………………….2

Introducción…………………………………………………………………………...…2-3

La presión el ser humano………………………………………………………………3-5

Método experimental…………………………………………………………………….6

Resultados y análisis…………………………………………………….……………6-10

Conclusió

n………………………………………………………………………………..10

Bibliografía………………………………………………………………………………..10

Resumen

A través de la experiencia número seis de laboratorio, se realizó un trabajo practico con la finalidad de medir presiones superiores e inferiores, a través de un medidor de presión, posteriormente analizar un vaso comunicante donde se debió registrar datos para calcular la densidad del líquido rojo, luego se analizó un experimento que contenía un vaso con agua y un globo a medio inflar, que se le activo una bomba de vacío, todo esto se encontraba dentro de una campana de vacío luego del trabajo practico, se realiza una tabla de valores donde se encontró la relación profundidad v/s presión. A través de este utilizaremos las formulas respectivas aprendidas para cumplir con los objetivos principales.

Introducción:

En esta experiencia n°6 se explicará lo que se realizó en el laboratorio para estudiar la presión que hay en una campana de vacío y la medición de presión en el agua a distintas profundidades.Primero que nada debemos definir lo que es presión y como se mide. Presión, es la fuerza que se ejerce sobre un sólido, liquido o gas sobre una superficie por lo que es considerada una magnitud física que genera una proyección perpendicular a la superficie. Se calcula mediante el cociente de la fuerza y el área y su resultado es medido en pascales.

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En este informe se utilizaron diferentes ecuaciones para medir la presión de distintas áreas. Primero utilizamos la presión del agua:

1.P A=Po+da∙ g ∙ h2

Luego la presión de un líquido desconocido:

2. Px=Po+dx ∙ g ∙ h1

El error porcentual:

3. ε%=(V ¿¿ referencia−V experimental)100

V referencia¿

Ecuación desprendida de la ecuación fundamental:

4.dadx

=h1h2

También existe lo que se llama la presión media que es la razón entre el módulo de la fuerza que actúa en un área plana. Luego está la presión en un punto limite que es cuando el área tiende a 0.Las presiones se expresan con respecto a un nivel de referencia, si el nivel es vacío la presión será absoluta y cuando se toma como origen la presión atmosférica local se le llama presión manométrica que es la diferencia entre la presión absoluta y la presión atmosférica loca. Finalmente la presión al interior de un fluido depende de la profundidad como también de la densidad del líquido.

Una campana de vacío, como la que se ocupó en este experimento que se explicará más adelante, sirve para crear un vacío al interior de está extrayendo el aire que hay dentro de ella siendo succionado y expulsado al exterior sin dejarlo entrar nuevamente. Esto tiene diferentes reacciones que va a depender del objeto que se deje dentro de la campana.

-La presión en el ser humano

A) Los efectos que tiene la presión en el ser humano en altura

Cuando el ser humano esta en altura el porcentaje en que se satura la hemoglobina con oxígeno determina el contenido de oxígeno de nuestra sangre, pero cuando el hombre alcanza los 2.100 metros sobre el nivel del mar, la saturación de está comienza a disminuir drásticamente. La medicina que estudia la presión en las montañas reconoce tres regiones que reflejan el decrecimiento del oxígeno en la atmosfera:

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1. Gran altitud: 1500 / 3500 metros.2. Muy alta altitud: 3500 / 5500 metros.3. Extrema altitud: por encima de 5500 metros.

Viajar a estos lugares puede provocar problemas de salud, desde pequeños síntomas de ‘’mal de montaña’’ al potencialmente fatal ‘’edema pulmonar de altitud’’ y ‘’edema cerebral de altitud’’.

B) Los efectos que tiene la presión en el ser humano en las profundidades marinas.

Mientras se desciende bajo el agua la presión aumenta, por lo que esto provocará problemas para los espacios de aire como la boca, los oídos, senos-nasales y los pulmones. Esto se debe a que el aire en estos espacios se reduce en volumen cuando la presión aumenta

C) Enfermedades que pueda ocasionar en el ser humano estos efectos.

Los primeros síntomas que sentimos a una gran altura son mareos, dolor de cabeza, fatiga, falta de apetito, vómitos y un principio de deshidratación. A más de tres kilómetros de altura provoca que determinadas células del cerebro y de los pulmones puedan reventar ocasionando una liberación de líquidos que pueden llenar estos órganos. Síntomas:

1. Cefalea: dolo de cabeza.2. Nauseas y vómitos: favorecen a la deshidratación.3. Anorexia: perdida del apetito.4. Fatiga anormal: Cansancio, debilidad e indiferencia. A veces difícil de distinguir del

cansancio por esfuerzo5. Disnea: dificultad respiratoria.6. Insomnio: respiración periódica, dificultad en la conciliación del sueño, despertares

nocturnos, sensación de falta de aire.

Existen dos enfermedades muy peligrosas:

1. Mal agudo de montaña: En la mayoría de los casos, los síntomas son leves. Los síntomas del mal agudo de montaña de leve a moderado pueden ser:

Mareo o sensación de vértigo

Fatiga

Dolor de cabeza

Inapetencia

Náuseas o vómitos

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Pulso rápido (frecuencia cardíaca)

Dificultad respiratoria con esfuerzo

Los síntomas que pueden ocurrir con el mal agudo de montaña más grave abarcan:

Coloración azulada de la piel (cianosis)

Rigidez o congestión pectoral

Confusión Tos

Expectoración de sangre

Disminución del estado de conciencia o aislamiento de la interacción social Tez pálida o grisácea Incapacidad para caminar en línea recta o incapacidad absoluta para caminar

Dificultad respiratoria en reposo

Y las enfermedades que se producen bajo profundidad son:1. Barotitis media: es una lesión en el oído medio causada por una presión desigual de aire en uno y otro lado del tímpano.

Oídos obstruidos Presión en sus oídos Mareos Perdida auditiva Sangrado de oído Tinitus

2. Barotrauma sinusal: ocurre debido a los cambios de presión que por insuficiencia de la comunicación de los senos con la nariz, no se equilibra en su interior.

Presión o dolor de los senos nasales Sangrado nasal Dolores de cabeza Dolor de dientes

3. Barotrauma pulmonar: es la lesión que es causada cuando la presión exterior es diferente a la presión de aire dentro de sus pulmones.

Dolor de cabeza Agitación Confusión Parálisis parcial Perdida de conciencia Convulsiones Sangrado al toser Dolor en el pecho

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Falta de aire Ronquera Neumotorax

Método Experimental

En el experimento seis se utilizaron los siguientes materiales:

Sensor de presión de baja presión.- Modelo: CI-6534- Rango: 0 – 10 kpa.- Precisión: 0.01

Globo a medio inflar Liquido Agua Probeta DataStudio Campana de vacío Bomba de vacío Agua Manómetro Matraz Regla (error + 0,05cm) Vaso comunicante Liquido cualquiera de color rojo.

Se comenzó por utilizar el sensor, a diferentes medidas de altura dentro de la probeta, donde a través de DataStudio se registraron los 7 datos para posteriormente crear un gráfico de presión vs profundidad y así encontrar la relación. Cabe destacar que el sensor no se encontraba en óptimas condiciones por lo cual los datos arrojados no son completamente lógicos, además debido a esto, se tuvo que retirar varias veces el sensor de la probeta, de esta forma se intentó calibrar, para que DataStudio arrojara datos más coherentes.

En el experimento 2, se usa la campana y bomba de vacío para analizar los efectos del vacío en un globo con aire y una vaso de precipitado con agua.

Luego, nos dirigimos a un vaso comunicante donde contenía agua y un líquido diferente de color rojo, se concluyó que su densidad era distinta debido a que el líquido rojo se encontraba por sobre el agua. Posteriormente se midieron las alturas de cada líquido.

Análisis y resultados

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Actividad 1 Se registró la presión atmosférica de la sala con su respectivo error: 955,8 ± 1,5 hPa Considerar que un hPa (hectopascal) equivale a 100 Pa (pascales), también es importante destacar que en este pequeño estudio se decidió por seguir trabajando con los hectopascales.

Se registró la presión a la altura del mar (presión atmosférica normal): 1013 hPa Se procedió a calcular el porcentaje en que disminuye la presión de Santiago respecto a

la presión normal mediante el cálculo de del error porcentual respecto al valor de

referencia, cuya ecuación es la numero 3.ε%=1013−955,81013

∙100ε%=5,646±1,5

Siendo el valor de referencia la presión normal y el valor “experimental” la presión dentro de la sala.5,646% es el porcentaje que disminuye la presión a la altura de 560m sobre el nivel del mar (altura aproximada de Santiago centro); por lo tanto se llegó a la conclusión que la razón entre la altura y la presión es indirectamente proporcional, es decir, mientras más altura menos presión.

Actividad 2, efectos de la presión en sistemas sellados al vacío.

En el experimento numero dos se coloca en el interior de una campana de vacío un globo a medio inflar y un vaso de precitado con agua a temperatura ambiente. Se enciende la bomba de vacío conectada a la campana para extraer todo el aire al interior de la misma y se observa lo ocurrido. Además se mide la temperatura de ebullición del agua en Santiago y se analizan los diversos usos de los sistemas al vacío y baja presión.

En el caso del globo, normalmente al inflarlo las paredes de este mismo se dilatan hasta que la presión interior es igual a la presión exterior llegando a un estado de equilibrio, pero al estar dentro de la campana con la bomba de vacío encendida, la presión dentro de la campana comienza a disminuir, y el volumen del globo comienza a aumentar, debido a la disminución de presión, el sistema tiende a estar en equilibrio es decir la presión al interior del globo y en el exterior tienden a ser las mismas, por ende las paredes del globo comienzan a dilatarse aumentando su volumen hasta que las presiones sean las mismas.

En el caso del vaso de precipitado con agua, normalmente el punto de ebullición del agua depende a la altura en la que se encuentre el sistema, siendo así directamente proporcional a la presión atmosférica del lugar, de este modo, cuanto mayor sea la presión, mayor será el punto de ebullición y viceversa. Es por esto que nivel del mar, donde la presión atmosférica es mayor, el punto de ebullición del agua también lo es. Por lo anterior al encenderse la bomba de vacío, la presión al interior de la campana disminuye progresivamente, al disminuir la presión, también disminuye el punto de ebullición del agua. Es por eso que comienza a observarse como el agua comienza a hervir sin alterar su temperatura, además se observa que en las paredes del vaso comienzan a formarse burbujas de aire, debido a que el agua comienza a evaporarse.

Como actividad complementaria, se mide la temperatura de ebullición del agua en Santiago, llegando a ser esta aproximadamente 80º Celsius, esto debido que a que Santiago esta 520 metros sobre el nivel del mar, desde el punto de vista químico, responde a la formación de estructuras más estables producto de las atracciones

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ejercidas por los puentes de hidrógeno, justificando así la disminución del punto de ebullición del agua en Santiago.Por último, se analizan los diferentes usos de los sistemas al vacío y baja presión, siendo estos múltiples en la actualidad, abarcando diferentes rubros, entre ellos se destacan:

Enlatado de productos alimenticios: el uso de sistemas al vacío en el enlatado de alimentos permite una mayor duración del producto y que conserve sus propiedades por un mayor tiempo, llegando a durar incluso varios años.

Elaboración y mantenimiento de medicamentos: el uso de sistema al vacío lleva variadas ventajas a la medicina, especialmente en el área de los medicamentos, donde su uso durante la elaboración de los mismos permite mantener un sistema hermético, libre de contaminantes, y al igual que los alimentos, al guardarlos al vacío permiten que duren por más tiempo y libre de contaminantes.

Sistema de recolección de aguas residuales: el sistema al vacío se emplea generalmente para evaluar el correcto funcionamiento de las tuberías y detectar fugas.

Actividad 3. Se llenó con 230 ml la probeta proporcionada, para luego proceder con el método experimental.Se registraron y ordenaron los datos obtenidos por el sensor de presión de baja presión.Es importante destacar que la profundidad esta medida desde arriba hacia abajo, siendo la altura cero (h0), la superficie del líquido (agua) medida en cm. La presión esta expresada en Kilo pascales (1 Kpascal= 1000 pascales), se decidió por no transformarla a pascales para que los cálculos sean más pequeños.

Debido a que los sensores están en mal estado, se procedió a restar la presión arrojada por este en el aire a cada medida, para así “calibrarla de manera artesanal”. El sensor daba 22,13.

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Profundidad

Presión

0±0,05 12,21±0,015±0,05 768,96±0,018±0,05 1225,91±0,0111±0,05 1783,5±0,0114±0,05 2244,43±0,0117±0,05 2768,17±0,0121±0,05 3381,46±0,01

0 5 10 15 20 250

5001000150020002500300035004000

Profundidad v/s Presión

Profundidad (cm)

Pres

ión

(Kpa

scal

)

El grafico arrojó una función lineal, directamente proporcional, es decir, mientras más profundidad aumenta la presión, esto debido a que cada vez hay más agua sobre el sensor y por consiguiente igual aumenta presión.

Para hallar la pendiente de la función se utilizará el método de los mínimos cuadrados (calculadora).m=162,36intercepto=22,13quedando una función lineal de la forma: Y = 123,36x +22,13 Mediante la ecuación fundamental de la estática de fluidos, se determinará a que corresponde la pendiente y el intercepto obtenido:

P❑=Po+d❑ ∙ g∙ hP: presión absolutaPo: presión atmosféricad: densidad g: aceleración de gravedadh: altura (profundidad)

Como bien es sabido, la profundidad corresponde a la variable independiente, es decir, al eje X y es variable; por otra parte la presión depende de la profundidad, en otras palabras, pertenece al eje Y e igual es variable. La ecuación fundamental de la estática de fluidos es simplemente una función lineal, gracias a esto se dedujo que la pendiente (constante) equivale a g∙d (peso específico) y el intercepto es la presión atmosférica (Po).

Actividad 4:En este experimento se presentan dos tipos de líquidos, uno de ellos es el agua (a) con su densidad correspondiente de 1 [gr /cm3], y un líquido rojo el que posee una densidad desconocida y el que se calculará.

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Se establecerán unas ecuaciones para determinar la densidad del líquido rojo (x), los datos recabados son los siguientes:

-da :Densidad del agua: 1[gr /c m3 ¿=¿1000 [kg /m3¿ -dx: densidad del líquido desconocido -h1 (altura 1): 21[cm]=0,21[m]-h2 (altura 2): 17[cm]=0,17[m]-Po: presión atmosférica

-P x: presión del líquido desconocido

-PA: presión del agua-g: aceleración de gravedad

Es importante señalar que se convirtieron las medidas para así facilitar los cálculos y tuvieran relación unos con otros, la densidad del agua pasó de [gr /c m3 ¿a [k g/m3 ¿, al igual que las alturas de ambos fluidos ([cm] a [m]).Se sabe que la presión de dos líquidos a una misma profundidad(o altura) es la misma, es decir, no importa cuánto volumen posea,la presión seguirá siendo igual; a partir de esto se utilizó la ecuación fundamental de la estática de fluidos, cuyos números son 1 y 2respectivamente: (1 )= (2 ) PA=P x , por lo dicho anteriormente.

Finalmente eliminado g, la presión atmosférica y las presiones (que son las mismas), se llegó a la siguiente ecuación (la numero 4):

1000dx

=0,210,17

1000∙0,170,21

=dxd x=809,523[kg /m3]

La densidad del líquido rojo resultó ser 809,523 [kg /m3], la cual está dentro del rango de

la densidad del alcohol etílico (entre 805 [kg /m3] y 810 [kg /m3]).

Conclusión

Se llegó a la conclusión que la presión siempre está relacionada con la altura, en los múltiples actividades realizadas siempre se dedujo que si la altura varía la presión la sigue.Gracias a lo último se puede asegurar que la presión en la orilla del mar marca un antes y un después en la relación presión vs altura; si la altura va en aumento la presión decrece (en el Everest la presión debe ser casi nula) y si la altura es menor a cero (profundidad) la presión aumenta (por eso mismo los humanos no podemos llegar a lo más profundo del océano, es imposible por el momento); también gracias a esto es posible determinar la densidad de un fluido desconocido solo conociendo su altura, además de la densidad de otro fluido y su altura correspondiente.

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Bibliografía:

http://www.martincucalon.com/vacio-y-baja-presion.html

http://www.jpimentel.com/ciencias_experimentales/pagwebciencias/pagweb/Los_talleres_de_ciencias/presion/exp_presion_globos_vacio.htm

http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/fluidos/estatica/densidad/densidad.htm

http://fisica2unefaprofteresa.blogspot.com/2008/10/variacion-de-la-presion-con-la.html

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