FABRICAMOS UN MANÓMETRO
Y MEDIMOS LA
PRESIÓN DE UN GAS
El manómetro es un instrumento que se utiliza para medir la
presión de fluidos (líquidos y gases)
Todos los manómetros tienen un
elemento que cambia alguna propiedad cuando son sometidos a la presión, este
cambio se manifiesta en una escala o pantalla calibrada directamente en las
unidades de presión correspondientes.
Los tipos de manómetros más
comunes son
MANÓMETROS DE TUBO U
La figura 1 muestra un esquema del
manómetro de tubo U. Está formado por un tubo de vidrio doblado en forma de U lleno parcialmente con un líquido de densidad conocida,
uno de sus extremos se conecta a la zona donde quiere medirse la presión, y el
otro se deja libre a la atmósfera. La presión ejercida en el lado de alta
presión, produce el movimiento del líquido dentro del tubo, lo que se traduce
en una diferencia de nivel marcado como h. Esta altura h dependerá de la presión y de
la densidad del líquido en el tubo, como la
densidad se conoce, puede elaborarse una escala graduada en el fondo del tubo U
calibrada ya en unidades de presión
figura 1
MANÓMETROS DE TUBO DE BOURDON
Estos manómetros tienen un tubo metálico elástico,
aplanado y curvado de forma especial conocido como tubo de Bourdon tal y como
se muestra en la figura 2 en rojo. Este tubo tiende a enderezarse cuando en su
interior actúa una presión, por lo que el extremo libre del tubo de Bourdon se
desplaza y este desplazamiento mueve un juego de palancas y engranajes que lo
transforman en el movimiento amplificado de una aguja que indica directamente
la presión en la escala.
figura 2
La figura 3 anima este efecto
de manera imprecisa, pero sirve para comprender el funcionamiento.
figura 3
MANÓMETROS DE FUELLE
Los manómetros de fuelle tienen
un elemento elástico en forma de fuelle (como el acordeón) al que se le aplica
la presión a medir, esta presión 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 4 de manera esquemática.
figura 4
Vamos a construir un manómetro de tubo U que emplearemos
para tomar medidas de presión de un gas encerrado en un recipiente
Nos organizamos en grupos y seguimos las etapas del método
científico:
1º OBSERVACIÓN/ PLANTEAMIENTO DEL
PROBLEMA
Nos planteamos cómo fabricar un manómetro de forma sencilla
en el laboratorio para poder medir la presión de un gas.
2º FORMULACIÓN DE HIPÓTESIS
Redactamos la hipótesis:
“Mediante un manómetro, se puede medir la presión de un gas
encerrado en un recipiente”
3º COMPROBACIÓN DE LA HIPÓTESIS
Para poder comprobar la hipótesis, debemos planificar el
experimento que vamos a realizar:
Objetivos
- Fabricar un manómetro
- Tomar diferentes medidas de presión de un gas
con el manómetro.
Material
- Manguera o tubo flexible de plástico.
- Un embudo de plástico.
- Una
jeringuilla.
- Papel milimetrado o regla graduada en
milímetros.
- Un soporte de madera o cartón de 40 cm x 20 cm
- Líquido coloreado (agua con tinta, colorante
alimentario)
- Cinta aislante o 4 bridas.
- Un globo de goma.
bridas
Experimentación
Con el material anterior, debemos construir el montaje de la
siguiente figura
Para ello seguimos estos pasos:
- Con la manguera, montamos el tubo en forma de U
sobre el soporte de madera y lo sujetamos mediante cuatro soportes hechos de
cinta aislante o bridas.
- Pegamos la escala de papel milimetrado al lado
de la rama más corta del tubo en U.
- Vertemos el líquido coloreado dentro del tubo
- Con la jeringuilla, cogemos aire y lo
introducimos en la rama más larga del tubo. Observamos qué sucede y medimos la
diferencia de nivel de líquido.
- Cubrimos el embudo con el globo de goma,
recortando para que encaje, de forma que el sistema quede cerrado
herméticamente.
- Ajustamos el conjunto anterior al extremo final
de la rama más larga del tubo en U. ¿Qué ocurre?
Obtención de datos
- Una vez introducido el embudo en la rama más
larga, ¿cómo es el nivel de líquido en ambas ramas
- Medir la diferencia de nivel de líquido entre
las dos ramas y anotarla.
- Presionar la base del embudo, cubierta con el
globo de goma, con el dedo. ¿Qué sucede?
Análisis de datos
Hemos observado cómo varía la altura de la columna de
líquido al conectar un extremo del manómetro al embudo hermético lleno de aire.
Por tanto, hemos comprobado que nuestra hipótesis es cierta: “Mediante un
manómetro, se puede medir la presión de un gas encerrado en un recipiente”.
4º EXTRACCIÓN
DE CONCLUSIONES
Después de analizar los datos
anteriores, ¿a qué conclusiones habéis llegado?
5º COMUNICACIÓN DE
RESULTADOS
Redactamos un informe de la
práctica. El informe tiene que responder a las distintas etapas del método
científico y debe ser redactado con rigor y exactitud.
SIGUE INVESTIGANDO
Primero busca el significado de líquido volátil
Materiales necesarios
- Globos (tantos
como líquidos se disponga para experimentar)
- Cuentagotas
- Agua caliente
- Pinzas (para
no quemarse al manipular el globo)
- Diferentes
líquidos que se pueden encontrar en casa, por ejemplo: acetona, etanol,
agua, aceite, un perfume…
Descripción
- Tener a punto agua bien caliente en un recipiente cualquiera
- Poner dentro de un globo, con ayuda de un cuentagotas unas tres o
cuatro gotas de una de los líquidos.
- Cerrar bien el globo haciendo un nudo
- Usando las pinzas, poner el globo en contacto con el agua caliente. Si
es posible intentar sumergirlo en el agua y observar qué ocurre.
- A continuación saca el globo del recipiente. ¿Qué sucede ahora?
- Repetir el mismo procedimiento para cada uno de los otros
líquidos que dispongamos
- Emite una hipótesis que justifique lo que has observado.
- ¿qué hubiera sucedido si, una vez sacado del agua caliente, hubiésemos
sumergido el globo en un recipiente lleno de hielo?
¿Existe algún riesgo?
- Determinados líquidos son inflamables. El experimento debe hacerse
siempre lejos de una llama.
- Acetona, etanol: fácilmente inflamables.
- En ningún caso debe acercarse el globo a una llama.
- Una vez realizado el experimento los globos pueden tirarse como un
residuo normal.
