Page 328 - Física Tippens: Conceptos y Aplicaciones, Séptima Edición Revisada

15.4 M edición de la presión 309

1 atm 1 atm
X
V

Figura 15.7 Manómetro de tubo abierto. La presión se mide por la altura h de la columna de mercurio.

los extremos abiertos. Cuando uno de los extremos se conecta a una cámara presurizada, el
mercurio se eleva en el tubo abierto hasta que las presiones se igualan. La diferencia entre
los dos niveles de mercurio es una medida de la presión manométrica: la diferencia entre la
presión absoluta en la cámara y la presión atmosférica en el extremo abierto. El manómetro
se usa con tanta frecuencia en situaciones de laboratorio que la presión atmosférica y otras
presiones se expresan a menudo en centímetros de mercurio o pulgadas de mercurio.
Por lo general, la presión atmosférica se mide en el laboratorio con un barómetro de mer­
curio. El principio de su operación se muestra en la figura 15.8. Un tubo de vidrio, cerrado
en un extremo, se llena de mercurio. El extremo abierto se tapa y el tubo se invierte en una
cubeta de mercurio. Si no se tapa el extremo abierto, el mercurio fluye hacia afuera del tubo
hasta que la presión ejercida por la columna de mercurio equilibra exactamente la presión
atmosférica que actúa sobre el mercurio de la cubeta. Puesto que la presión en el tubo sobre
la columna de mercurio es cero, la altura de la columna por arriba del nivel del mercurio en la
cubeta indica la presión atmosférica. Al nivel del mar, una presión atmosférica de 14.7 lb/in2
hará que el nivel del mercurio en el tubo se estabilice a una altura de 76 cm, o 30 in.
En resumen, podemos escribir las siguientes medidas equivalentes de la presión atmos­
férica:
1 atm = 101.3 kPa = 14.7 lb/in2 = 76 cm de mercurio
= 30 in de mercurio = 2 116 Ib/ft2

El manómetro de mercurio se usa para medir la presión de un gas dentro de un tanque
(consulte la figura 15.7). Si la diferencia entre los dos niveles de mercurio es de 36 cm,
¿cuál es la presión absoluta dentro del tanque?

Pía n: Recuerde que la presión absoluta es la suma de la presión manométrica y la presión
atmosférica. El manómetro lee 36 cm, lo cual registra la diferencia entre la presión fuera
del tanque (1 atm) y la presión dentro del mismo. Una atmósfera de presión es equivalente
a una columna de 76 cm de mercurio. La presión absoluta en el tanque es, por tanto, la
suma de 36 cm más 76 cm, o 112 cm de mercurio. La presión absoluta en el tanque es
la presión debida a una columna de mercurio de 112 cm de altura.

Solución: La densidad del mercurio es 1.36 X 104 kg/m3 y 112 cm es 1.12 m, así que la
presión absoluta dentro del tanque se determina a partir de la ecuación (15.5)

P = pgh = (1.36 X 104 kg/m3)(9.8 m/s2)( 1.12 m)
P = 1.49 X 105 Pa P = 149 kPa

Verifique que esta presión absoluta también se puede expresar como 1.47 atm.