ENSEÑANZA DE LA FÍSICA Y LA QUÍMICA
Presión
FUNDAMENTO
La presión se define como
Siendo: F la fuerza y S la superficie sobre la que
se aplica dicha fuerza. La hidrostática nos dice que la diferencia de presión
entre dos puntos de un fluido de densidad
r, en estado estacionario,
es:
Siendo r
la densidad del fluido, g la intensidad del campo gravitatorio y Dh
la diferencia de alturas de los puntos considerados.
La combinación de las ecuaciones nos lleva a
Los requisitos especificados anteriormente pueden conseguirse con un material relativamente sencillo como el que a continuación exponemos.
MATERIAL
Tubo de vidrio en forma de U
Jeringa de vidrio de 50 mL
Juego de pesas de
Mercurio
Aceite de lubricar ( por
ejemplo de silicona)
Soportes y pinzas.
Calibrador
Balanza
DISPOSITIVO
El dispositivo experimental utilizado por
nosotros está reflejado en la figura 1
Fig.1
En la figura 1, se observa que hay un embudo, el cual sirve para introducir con comodidad el mercurio
en el tubo en U. No obstante, este dispositivo puede simplificarse utilizando un tubo en U fabricado
con vidrio de laboratorio, o incluso con dos tubos rectos de vidrio unidos con una goma en forma de U.
Es muy importante asegurarse que la goma que enlaza estos tubos rectos,
y que estará llena de mercurio, quede fuertemente apretada contra el vidrio
para evitar que el mercurio se derrame.
Antes de realizar el montaje de la figura 2 se lubrica el émbolo y la parte interior de la jeringa con aceite de silicona. En caso de no tenerla puede utilizarse otro aceite líquido, pero no grasa sólida.
Una vez realizado el montaje, sin pesas y con el émbolo fuera de la jeringa, se echa
el mercurio por la rama izquierda del tubo en U y dado que por ambos lados
está en contacto con el aire el nivel en las dos ramas es el mismo. Después se coloca el émbolo sobre la jeringa
y de este modo se produce un desnivel en las ramas del mercurio.
Se mide ese desnivel y se añaden
pesas sobre la plataforma del émbolo y en cada caso se mide el desnivel Dh y la masa total,
que es la suma de la masa del émbolo
y las pesas añadidas. Esta masa supone un peso, Peso =F.
El procedimiento del dispositivo de la figura 1 es el mismo, salvo que
el mercurio se añade a través del embudo.
En las figuras 3a, 3b y 3c se indican tres fases del proceso para la obtención
de medidas
Fig.2
Fig.3a
Fig.3b
Fig.3c
MEDIDAS
Previamente al montaje, con una balanza se determinan la masa del émbolo
y con un calibrador su diámetro.
La primera medida de Dh se realiza cuando se coloca solamente el émbolo,
sin ninguna pesa, en la jeringa. A continuación se añade sobre el émbolo una
pesa de
Con los datos obtenidos se construye una gráfica con los valores de los
pesos en newtones (suma del peso del émbolo más las pesas) en el eje de ordenadas frente a las diferencias
de alturas ( Dh),
en metros, en el eje de abscisas. Se determina la pendiente de la recta, que
es igual a:
Pendiente de la recta
= S r g
De esta expresión se deduce:
Siendo D el diámetro del émbolo medido con un calibrador. Así puede determinarse
la densidad del mercurio; como la medida
directa de su densidad es 13,6.104
kg/m3, puede calcularse el error cometido.