Fisica General Burbano

AEROSTÁTICA 263
en la que el signo menos nos indica que a un aumento de la altura le corresponde una disminución
de la presión atmosférica. La condición isoterma nos conduce:
HV
0 0
= HV
M = V r = Vr
0 0
H0
H
V r0
H
= = ⇒ r=
V r
H
0
0
r
0
y sustituida en (7), obtenemos:
z z
H
h
H
dH r0
g
dH
gdh
H
H H dh dH r0
g
=− r0
⇒ =− ⇒ =− dh ⇒
0
0
H H H
0 0 h0
H r0
g
H H h h r0
g
⇒ ln = − ( − 0) = − ∆h ⇒ H = H0
e
H
0
0
0
r0
g
− ∆ h
H0
Fig. XII-35.– Familia de «isotermas» para
diferentes temperaturas.
XII – 20. Manómetros
MUESTRA PARA EXAMEN. PROHIBIDA SU REPRODUCCIÓN. COPYRIGHT EDITORIAL TÉBAR
Son aparatos destinados a medir la presión de un gas encerrado en un recinto.
MANÓMETRO DE AIRE LIBRE (Fig. XII-36): es un tubo en U, abierto por los dos extremos, uno de
ellos –A– comunicado con el aire y el otro —B— con el recinto que contiene el gas. El tubo contiene
mercurio u otro «líquido manométrico». Siendo p la presión del recinto y H la atmosférica: a)
Si p > H, el mercurio queda más alto en A que en B. b) Si p = H, el mercurio queda en los dos
tubos a la misma altura. c) Si p < H, el mercurio queda más alto en B que en A.
Si el «líquido manométrico» es mercurio, expresando la presión en cm de mercurio, se tiene: a)
p = H + h. b) p = H. c) p = H – h.
MANÓMETRO DE AIRE COMPRIMIDO (Fig. XII-37): es un tubo en U que contiene mercurio, cerrado
por un extremo y abierto por el otro en comunicación con el recinto que contiene el gas. En la
rama cerrada se ha introducido aire a la presión de una atmósfera. Si el gas del recinto tiene esta
presión, el mercurio de las dos ramas queda al mismo nivel. Si el volumen contenido en A se reduce
a la mitad, nos indica que su presión es de dos atmósferas, (Ley de Boyle-Mariotte). Si el volumen
de aire se reduce a una cuarta parte, la presión es cuatro atmósferas, etcétera; el tubo A se
gradúa de acuerdo con estas presiones.
Realmente hemos medido la presión del aire en A; la del gas contenido en R, es p = p A
+ h,
siempre que se expresen las presiones en cm de mercurio.
En la práctica, la graduación de A se hace de forma que la correlación h esté ya incluida en los
números señalados en las divisiones, leyéndose así, directamente, la presión del gas encerrado en
el recinto.
MANÓMETRO TRUNCADO (Fig. XII-38): es un tubo idéntico al anterior, que contiene mercurio; al
comunicar A con la atmósfera el líquido llena totalmente la rama cerrada (a) ya que el desnivel h
es bastante menor de 76 cm y en tal rama no existe aire. Comunicado A con un recinto cuya presión
en cm sea menor que h, el mercurio bajará en el tubo de la derecha del dibujo, estableciéndose
un desnivel h′, que mide, en centímetros de mercurio, el valor de la presión en R (b).
Los manómetros metálicos son análogos a los barómetros metálicos del tipo Bourdon. El tubo
encorvado se pone en comunicación con el recinto que contiene el gas.
XII – 21. Bombas neumáticas
La máquina neumática sirve para extraer gas (generalmente aire), de un recinto, produciendo
en él un vacío nunca perfecto.
BOMBA NEUMÁTICA DE PISTÓN: El movimiento de vaivén del émbolo (Fig. XII-39), dentro de un
cilindro, produce el siguiente efecto: al mover el émbolo hacia la izquierda cierra la válvula D y se
abre la C; el gas del recinto R se expansiona ocupando el volumen de R (que ya tenía) más el del
cilindro B. Al moverlo hacia la derecha se cierra C y se abre D; el gas, comprimido en B, pasa a
A. Al ir de nuevo hacia la izquierda además del efecto ya descrito, el gas que hay en A sale al exterior
por T. Si V es el volumen del recinto y v del cilindro, cuando está el émbolo en su posición
extrema, p la presión inicial y p 1
la presión después de la primera expansión, la aplicación de la ley
de Boyle-Mariotte conduce a:
V
pV = p1( V + v)
⇒ p1
= p
V + v
Eliminado el gas de la parte derecha del cilindro en la primera comprensión, queda en el recinto
a la presión p 1
, ocupando el volumen V. En la segunda expansión el volumen pasa a V + v y
la presión a p 2
:
Fig. XII-36.– Manómetro de aire libre.
Fig. XII-37.– Manómetro de aire comprimido.
Fig. XII-38.– Manómetro truncado.