Investigar: cuál es la diferencia entre temperatura y calor, la historia de la temperatura y el calor.

El calor y la temperatura tienen relación entre sí, pero para entender dicha asociación hay que estar familiarizados con el concepto de energía cinética de los objetos.

La energía cinética fue descubierta por primera vez por el Conde de Rumford, quien notó que se producía calor en el agujero del barril de un cañón. Dedujo que esto se debía al movimiento que tenía lugar en el objeto. De todo esto dedujo también que cada vez que una fuerza actúa sobre un cuerpo y hace que éste se mueva, se está trabajando con energía: la energía cinética. Esto constituye su más importante aporte a la termodinámica. La importancia de conocer este concepto se debe a que el calor está comprendido entre la energía cinética.

TemperaturaLa temperatura es básicamente la medición de la energía cinética media de las moléculas. Esto significa que la temperatura de algo será más baja si la energía cinética media de las moléculas es baja; mientras que será alta si la energía cinética es alta. La temperatura se refiere a la medida de lo que es caliente, frío o tibio con respecto a algún estándar. Para este fin muchas veces se utiliza el termómetro.

Mayormente se mide la temperatura en grados Celsius, pero internacionalmente, también se utiliza la escala Kelvin o escala absoluta (Kelvin (K)) y la escala Fahrenheit.

CalorEs la energía que se transfiere entre los cuerpos u objetos debido a la variación de la temperatura (es importante aclarar que los cuerpos no tienen calor, sino energía térmica). El calor está relacionado con la temperatura, porque siempre fluye desde los objetos más calientes hasta los objetos más fríos y la temperatura es la magnitud en la que se mide este flujo o energía. La diferencia entre el calor y la temperatura, también viene dada porque en el caso de la temperatura, ésta depende de la masa que tenga la sustancia. Por ejemplo: 30 gramos de agua a 70 grados centígrados tendrá más energía térmica que 25 gramos de agua a 70 grados centígrados.

El calor puede ser descrito como la cantidad de energía térmica contenida en un objeto. La medición del calor se realiza en Joule o Julio (J).

El calor puede ser transferido de un objeto a otro por tres medios diferentes: conducción, radiación y convección. Queda clara la diferencia entre el calor y la temperatura; ya que el calor es la energía y la temperatura es la magnitud que se encarga de medir dicha energía.

Para finalizar, el objeto con la temperatura más alta tiende a ser el que transfiere el calor al otro objeto con la temperatura más baja; este último es que el recibe la transferencia.

Diferencias clave entre calor y temperatura

La temperatura se encarga de medir la energía cinética (en este caso energía térmica), mientras que el calor es la energía térmica que posee un cuerpo.La temperatura se mide en grados Celsius, escala Kelvin o grados Fahrenheit; mientras que el calor se mide en Julios o Joule.

Investigar: que es un proceso isotérmico, que son y cómo se miden las propiedades macroscópicas, quien es Maxwell.

Se denomina proceso isotérmico o proceso isotermo al cambio reversible en un sistema

termodinámico, siendo dicho cambio a temperatura constante en todo el sistema.

La compresión o expansión de un gas ideal puede llevarse a cabo colocando el gas en contacto

térmico con otro sistema de Capacidad calorífica muy grande y a la misma temperatura que el gas;

este otro sistema se conoce como foco calórico. De esta manera, el calor se transfiere muy

lentamente, permitiendo que el gas se expanda realizando trabajo. Como la energía interna de un

gas ideal sólo depende de la temperatura y ésta permanece constante en la expansión isoterma, el

calor tomado del foco es igual al trabajo realizado por el gas: Q = W.

Una curva isoterma es una línea que sobre un diagrama representa los valores sucesivos de las

diversas variables de un sistema en un proceso isotermo. Las isotermas de un gas ideal en

un diagrama P-V, llamado diagrama de Clapeyron, son hipérbolas equiláteras, cuya ecuación es

P•V = constante.

Una expansión isotérmica es un proceso en el cual un gas se expande (o contrae), manteniendo

la temperatura constante durante dicho proceso, es decir que T1 = T2 para los estados inicial (1) y

final (2) del proceso isotérmico. Aplicando el primer principio de la termodinámica se obtiene:

Entonces integrando la expresión anterior, tomando como estado inicial el estado 1 y estado final el

estado 2, se obtiene:

 ..........(1)

Por la definición de trabajo dada en mecánica se tiene que:

Pero la fuerza   se puede expresar en función de la presión que se ejerce el gas, y el

desplazamiento   se puede escribir como dx, entonces:

Pero Adx equivale a dV, el aumento en el volumen del gas durante esta pequeña expansión,

entonces el trabajo efectuado por el gas sobre los alrededores como resultado de la expansión es:

 ..........(2)

Ahora reemplazando (1) en (2) se puede integrar:

 ..........(3)

Pero para integrar la tercera integral, es necesario conocer la forma de variación de la presión P

con el volumen, durante el proceso tratado.

En el caso de tratar con gases ideales, se tendría la relación:

 ..........(4)

Por lo tanto reemplazando (4) en (3) se tiene que:

Como los valores n y R son constantes para cada gas ideal, y en este caso la temperatura también

es constante, éstas pueden salir fuera de la integral obteniéndose:

Ahora integrando:

 ..........(5)

Pero se sabe que la energía interna depende sólo de la temperatura (Ver: La energía interna como

función de la temperatura), y como en este proceso ésta se mantiene constante, no hay cambio

en la energía interna del gas, por lo que la expresión (5) se reduce a:

Por lo tanto, en una expansión isotérmica de un gas perfecto, el calor de entrada es igual al trabajo

efectuado por el gas.

James Clerk Maxwell

James Clerk Maxwell (Edimburgo, Escocia; 13 de junio de 1831–Cambridge, Inglaterra; 5 de

noviembre de 1879) fue un físico británico conocido principalmente por haber desarrollado la teoría

electromagnética clásica, sintetizando todas las anteriores observaciones, experimentos y leyes

sobre electricidad, magnetismo y aun sobre óptica, en una teoría consistente.1 Las

ecuaciones demostraron que la electricidad, el magnetismo y hasta la luz, son manifestaciones del

mismo fenómeno: el campo electromagnético. Desde ese momento, todas las otras leyes y

ecuaciones clásicas de estas disciplinas se convirtieron en casos simplificados de las ecuaciones

de Maxwell. Su trabajo sobre electromagnetismo ha sido llamado la "segunda gran unificación en

física",2 después de la primera llevada a cabo por Isaac Newton. Además se le conoce por

la estadística de Maxwell-Boltzmann en la teoría cinética de gases.

Maxwell fue una de las mentes matemáticas más preclaras de su tiempo, y muchos físicos lo

consideran el científico del siglo XIX que más influencia tuvo sobre la física del siglo XX habiendo

hecho contribuciones fundamentales en la comprensión de la naturaleza. Muchos consideran que

sus contribuciones a la ciencia son de la misma magnitud que las de Isaac Newton y Albert

Einstein.3 En 1931, con motivo de la conmemoración del centenario de su nacimiento, Albert

Einstein describió el trabajo de Maxwell como «el más profundo y provechoso que la física ha

experimentado desde los tiempos de Newton».

Investigar: como se dedujo esta ley en forma matemática, porque se le puso ley cero y por quien fue propuesto este nombre

"Si dos objetos A y B están por separado en equilibrio térmico con un tercer objeto C, entonces los objetos A y B están en equilibrio térmico entre sí".

Como consecuencia de esta ley se puede afirmar que dos objetos en equilibrio térmico entre sí están a la misma temperatura y que si tienen temperaturas diferentes, no se encuentran en equilibrio térmico entre sí.

El Principio Cero de la Termodinámica es la base del Equilibrio Dinámico. Puesto que surgió años más tarde de la Primera y Segunda Ley de la Termodinámica, fue necesario renombrarla con un apelativo diferente y se puso ese nombre "Principio, Ley Cero". 

Fue formulada por Ralph H. Fowler en 1931.

Investigar: dilatación de los sólidos, líquidos y gases. Propiedades termométricas.

Sólidos

Para los sólidos, el tipo de coeficiente de dilatación más comúnmente usado es el coeficiente de

dilatación lineal αL. Para una dimensión lineal cualquiera, se puede medir experimentalmente

comparando el valor de dicha magnitud antes y después de cierto cambio de temperatura, como:

Puede ser usada para abreviar este coeficiente, tanto la letra griega alfa   como la letra lambda .

Gases y líquidos

En gases y líquidos es más común usar el coeficiente de dilatación volumétrico   o  , que viene

dado por la expresión:

Para sólidos, también puede medirse la dilatación térmica, aunque resulta menos importante en la

mayoría de aplicaciones técnicas. A partir del cálculo se deduce que el coeficiente de dilatación

volumétrico es el triple del coeficiente de dilatación lineal, por lo tanto, para los rangos donde el

coeficiente es constante se cumple:

Glicerina 0.51 x 10-3

Mercurio 0.18 x 10-3

Agua 0.21 x 10-3

Nota: La unidad del SI (Sistema Internacional) es el Kelvin (K-1), aunque como se trata de

variaciones, esto no afecta los cálculos.

Investigar: como se definió la escala Fahrenheit y la de Celsius, porque se les llaman escalas de dos puntos, como se obtuvo la relación entre las dos escalas. Como se definió la escala absoluta de temperatura y quien lo realizó. La escala Rankine

Escala FahrenheitUnidad de temperatura, utilizada principalmente en los Estados Unidos en la actualidad. En la escala Fahrenheit, la temperatura a la que se congela el agua se define como 32°F y hierve a los 212°F. La relación entre la escala Fahrenheit y la escala Celsius está dada por la siguiente fórmula:

°F = (9/5) °C + 32

Escala Celsius

Escala de temperaturas que está dividida en 100 grados, donde 0 °C representa el punto de congelación y los 100 °C, el punto de ebullición del agua a la presión atmosférica normal. También llamada escala centígrada

Dependiendo de la parte del mundo en donde vivamos, utilizamos sistemas de medición diferentes. Los que hablamos castellano generalmente utilizamos el sistema métrico, y medimos la temperatura en grados Celsius. Pero no siempre es así, en algunos países de América Central y el Caribe (de habla hispana), puede que se utilice el sistema inglés, o combinaciones de ambos sistemas. Hay países en donde las distancias se miden en metros, pero para pesar utilizan libras, y onzas. Lo mismo sucede con la temperatura. En estas notas veremos cómo hacer las conversiones.

Así que analizaremos el origen de estas formas de medir la temperatura y como hacer las conversiones.

Escala Rankine:

Otra escala que emplea el cero absoluto como punto más bajo. En esta escala cada grado de temperatura equivale a un grado en la escala Fahrenheit. En la escala Rankine, el punto de congelación del agua equivale a 492 °R, y su punto de ebullición a 672 °R.

KelvinRankineReamurCentígradaFahrenheit0 K0°R-218.5°Re-273.2°C-459.7°F273.2 K491.7°R0°Re0°C32°F373.2 K671.7°R80.0°Re100.0°C212.0°FEscala de temperatura que se basa sobre el cero absoluto, por lo que carece de valores negativos.0 grados Rankine (0 ºRa) equivalen a -273,15ºc o 0ºK. La diferencia entre dos grados Rankine esla misma que entre dos grados Fahrenheit. Esta escala fue inventada por William John Macquorn Rankine.

Rankine

es un termodinámico (absoluta) de temperatura a escala el nombre del escocés ingeniero y físico William John Macquorn Rankine, que la propuso en 1859. (El Kelvin escala fue propuesta por primera vez en 1848.)

Investigar: como se definió la escala de temperatura del gas ideal. Como se definió la escala de Temperatura Internacional de 1990, o si existe una más nueva

La menor variación en las lecturas de temperatura se ha encontrado en los termómetros de gas a volumen constante. A la vez, cuando reducimos la cantidad de gas, y por consiguiente su presión, la variación en las lecturas de temperatura se hace más pequeña independientemente del tipo de gas. El termómetro de gas a baja presión (gas ideal) y a volumen constante, consiste de una

cápsula de gas conectada a un manómetro de   en forma de  , ``conectado" por el otro extremo a la atmósfera. El manómetro a su vez está conectado a un reservorio que permite ajustar el cero de la escala (para mantener el gas a volumen constante) y a la vez medir la altura del reservorio respecto al cero de la escala. Así la presión del gas está dada por la diferencia entre la presión atmosférica y el producto de la densidad del mercurio con la aceleración debido a la gravedad y la altura. Para cierta cantidad de gas, digamos oxígeno, sumergimos la cápsula en un ``baño" de agua en el punto triple y medimos la presión, es decir, la altura del reservorio. Luego sumergimos la cápsula en el ambiente o baño cuya temperatura queremos medir y medimos la nueva presión a volumen constante. Extraemos algo de oxígeno y repetimos el procedimiento tantas veces como podamos. Estas mediciones de temperatura y presión las podemos graficar y extrapolar al valor de cero presión. Ahora cambiamos el gas (Nitrógeno, Aire, Helio, Hidrógeno, etc.). Se ha observado que la extrapolación de las rectas para distintos gases convergen a la misma temperatura. Esto nos permite definir la temperatura de una forma más general (aunque depende de los gases ideales): 

Es posible definir una escala de temperatura independiente de las propiedades de la . Esta es la escala de temperatura termodinámica absoluta y no la discutiremos en este curso.

Es imposible enfriar un sistema por debajo del cero absoluto. Más aún, no se ha podido alcanzar el cero absoluto. Además, el movimiento molecular no cesa en el cero absoluto (esto lo pudiéramos estudiar en un curso de física 41, si quieres aprender física informalmente). La mecánica cuántica

(física de lo muy, muy pequeño) nos enseña que existe un límite inferior no nulo para la energía cinética molecular, aun en el cero absoluto.

Investigar: termómetros de cambio de volumen de sólidos, líquidos y gases, eléctricos, termopar, radiación térmica, magnéticos y de cuarzo. Como se calibran los termómetros.

Termómetros de líquido: de mercurio:

o de -39 °C (punto de congelación del mercurio) a 357 °C (su punto de ebullición),o portátiles y permiten una lectura directa. No son muy precisos para fines

científicos. de alcohol coloreado

o desde - 112 °C (punto de congelación del etanol, el alcohol empleado en él) hasta 78 °C (su punto de ebullición), cubriendo por lo tanto toda la gama de temperaturas que hallamos normalmente en nuestro entorno.

o es también portátil, pero todavía menos preciso; sin embargo, presta servicios cuando más que nada importa su cómodo empleo.

Termómetros de gas: desde - 27 °C hasta 1477 °C muy exacto, margen de aplicación extraordinario. Más complicado y se utiliza  como un

instrumento normativo para la graduación de otros termómetros.Termómetros de resistencia de platino:

es el más preciso en la gama de -259 °C a 631 °C, y se puede emplear para medir temperaturas hasta de 1127 °C

depende de la variación de la resistencia a la temperatura de una espiral de alambre de platino

reacciona despacio a los cambios de temperatura, debido a su gran capacidad térmica y baja conductividad, por lo que se emplea sobre todo para medir temperaturas fijas.

Par térmico (o pila termoeléctrica) consta de dos cables de metales diferentes unidos, que producen un voltaje que varía con

la temperatura de la conexión. Se emplean diferentes pares de metales para las distintas gamas de temperatura, siendo

muy amplio el margen de conjunto: desde -248 °C hasta 1477 °C. es el más preciso en la gama de -631 °C a 1064 °C y, como es muy pequeño, puede

responder rápidamente a los cambios de temperatura.Pirómetros

El pirómetro de radiación se emplea para medir temperaturas muy elevadas. Se basa en el calor o la radiación visible emitida por objetos calientes Es el único termómetro que puede medir temperaturas superiores a 1477 °C.

a partir de los puntos extremos de solidificación y ebullición del agua. 

Solidificación0º 

Ebullición100ª 

Marcas el nivel alcanzado en cada punto y luego estableces la escala dividiendo la distancia entre ambos puntos en 100Determine la temperatura en la cual la escala de Celsius coincide con la escala Fahrenheit.A - 40 grados, ambas escalas están iguales para comprobarlo transfórmalo de uno a otro y para explicarlo, tienes que igualar las ecuaciones de cómo se transforma. Pero ese es el valor. 

Investigar: unidades, bar, atmósferas, Torricelli, libra por pulgada cuadrada, metros de columna de agua.

Columna de agua es una unidad de medida de la presión que representa el peso de una columna

de agua pura (densidad 1000 kg/m³). El múltiplo más utilizado es el metro de columna de

agua (mca), que será la presión en el fondo de un volumen de un metro de profundidad.

La presión en el fondo de una columna de agua de 1 m de altura sería:

P = 1000 (kg/m3) · 1 (m3) · 1 (1/m2) · 9,80665 (m/s2) = 9806,65 Pa

Se utiliza sobre todo en fontanería y calefacción. Las principales equivalencias con otras unidades

de presión se muestran a continuación:

1 mca = 9806,65 Pa

1 atm. = 10,33 mca

10, 33 mca = 760 mm Hg

1 bar = 10, 2 mca

10 mca = 1 kg/cm2 = 100 kg/dm2 = 10 tn/m2

1 mca = 0, 1 kg/cm2 = 10 kg/dm2 = 1000 kg/m2

1 mca * m2 = m3 = 1000 kg

Investigar: como se determina la presión, cuando la densidad varía con respecto a la presión y la temperatura

La presión es la magnitud escalar que relaciona la fuerza con la superficie sobre la cual actúa, es

decir, equivale a la fuerza que actúa sobre la superficie. Cuando sobre una superficie plana

de área A se aplica una fuerza normal F de manera uniforme, la presión P viene dada de la

siguiente forma:

En un caso general donde la fuerza puede tener cualquier dirección y no estar distribuida

uniformemente en cada punto la presión se define como:

Donde   es un vector unitario y normal a la superficie en el punto donde se pretende medir la

presión. La definición anterior puede escribirse también como:

Investigar: cuales son las regiones que contiene la atmosfera y cuáles son sus altitudes.

La homosfera ocupa los 100 km inferiores y tiene una composición constante y uniforme.

Composición de la atmósfera terrestre (aire seco, porcentajes por

volumen)1

ppmv: partes por millón por volumen

Gas Volumen

nitrógeno (N2) 780.840 ppmv (78,084 %)

oxígeno (O2) 209.460 ppmv (20,946 %)

argón (Ar) 9.340 ppmv (0, 9340 %)

dióxido de carbono (CO2) 387 ppmv (0, 0387 %)

neón (Ne) 18, 18 ppmv (0, 001818 %)

helio (He) 5, 24 ppmv (0,000524 %)

metano (CH4) 1, 79 ppmv (0, 000179 %)

kriptón (Kr) 1, 14 ppmv (0.000114 %)

hidrógeno (H2) 0, 55 ppmv (0, 000055 %)

óxido nitroso (N2O) 0, 3 ppmv (0, 00003 %)

xenón (Xe) 0, 09 ppmv (9x10−6 %)

ozono (O3) 0, 0 - 0, 07 ppmv (0 % a 7x10−6 %)

dióxido de

nitrógeno (NO2)0, 02 ppmv (2x10−6 %)

yodo (I) 0, 01 ppmv (1x10−6 %)

monóxido de

carbono (CO)0,1 ppmv

amoniaco (NH3) Trazas

Excluido por ser aire en seco

agua (vapor) (H2O)~0,40 % a nivel atmosférico, en superficie:

1 %-4 %

Investigar: los valores de la presión atmosférica en los diferentes sistemas de unidades.

Actualmente, en el Sistema Internacional de Unidades (SI), para medir la presión atmosférica se emplea el newton por metro cuadrado (N/m2) o pascal (Pa). De esta unidad básica se derivan el hectopascal (hPa) que equivale a 100 Pa, y el kilopascal (kPa) que equivale a 1,000 Pa. Por convención se asume que la presión atmosférica media en el nivel del mar es de 101,325 Pa, valor que representa 1 atmósfera estándar (atm).

Aunque no suele usarse en el ámbito técnico, es común que las estaciones meteorológicas empleen el milibar, que representa la milésima parte de un bar, para indicar la presión atmosférica (un bar equivale a 100,000 Pa, mientras que un milibar es igual a un hectopascal). Otras unidades empleadas son el kilogramo por centímetro cuadrado (kg/cm2), las pulgadas de mercurio (In Hg) y los milímetros de mercurio (Mm Hg). En la siguiente tabla se sintetizan las equivalencias entre todas estas unidades:

Las pulgadas y milímetros de mercurio se derivan del uso del barómetro de mercurio, que constituyó por mucho tiempo el principal instrumento para medir la presión atmosférica. Este consiste en un tubo en cuyo interior se ha hecho el vacío, colocado sobre un recipiente con mercurio. El peso del aire ejerce presión sobre el mercurio y lo hace ascender por el tubo, lo cual permite evaluar, de acuerdo al nivel alcanzado, la presión atmosférica en el sitio. En el nivel del mar la altura promedio alcanzada por el mercurio es de 29.9 pulgadas (760 mm).

Variación de la presión atmosférica debido a la altitud

Mientras más se sube respecto al nivel del mar, menor es la cantidad de aire sobre nosotros y por lo tanto menor es la presión atmosférica. Así, en la cumbre del Monte Everest (8,848 msnm) la presión atmosférica apenas supera los 30 kPa, mientras que los aviones de reacción, que vuelan a 11,000 metros de altitud, se someten a una presión atmosférica de aproximadamente 20 kPa.

Los asentamientos humanos se ubican en un amplio rango de altitudes. Jericó, en Cisjordania, se considera la ciudad con menor altitud del mundo: curiosamente se ubica 240 metros por debajo del nivel del mar. En el otro extremo se encuentra La Paz, Bolivia, que con sus 3650 msnm se considera una de las ciudades más elevadas. Sin embargo podemos afirmar que la enorme mayoría de los asentamientos humanos se ubican a una altitud de entre 0 y 2,800 msnm.

En la siguiente tabla se expresa la variación en la presión atmosférica, de acuerdo a la altura respecto al nivel del mar, abarcando el rango de altitudes señalado líneas arriba.

Investigar: que es la atmósfera local o temporal y la atmósfera técnica o estándar, condiciones atmosféricas estándar o temperatura y presión estándar.

La atmósfera es la masa de aire que rodea la Tierra, compuesta principalmente de oxígeno y nitrógeno. En ella se encuentran finas capas de gases que protegen al planeta de la radiación ultravioleta del sol y mantienen el calor solar, el cual impide el congelamiento de ríos y quebradas. La atmósfera es un recurso común a todas las naciones, ya que es un elemento fundamental para la vida, y cualquier desequilibrio afectará a toda la humanidad por igual. Algunos gases originados en actividades de producción y consumo humanos –como el dióxido de carbono, el óxido nitroso, el metano, el ozono y los clorofluorocarbonos (CFC) – contribuyen al calentamiento de la atmósfera, mejor conocido como efecto de invernadero. No importa dónde se emitan estos gases, el efecto es el mismo para toda la humanidad.

Una atmósfera técnica (símbolo, at) es una unidad de presión que no pertenece al SI. La unidad

es igual a un kilogramo-fuerza por centímetro cuadrado; esto es, a la presión ejercida sobre su

base, en condiciones de gravedad estándar, por una columna de fluido de un kilogramo de masa y

un centímetro cuadrado de sección.

Recibe este nombre por tener un valor muy próximo al de la atmósfera estándar, de símbolo atm.

La Atmósfera Estándar Internacional (conocida por sus siglas en inglés, ISA, de International

Standard Atmosphere) es un modelo matemático sencillo que sirve para estimar las propiedades

atmosféricas en función de la altitud.

El modelo ISA viene a representar la atmósfera típica de las latitudes medias. La atmósfera real

nunca se comporta exactamente como la Atmósfera Estándar Internacional, pero sí se parece lo

bastante como para que el modelo sea útil en muchas ocasiones, tales como el diseño de

vehículos aéreos y la altimetría barométrica. En estos casos, el uso de un modelo atmosférico

estandarizado es evidentemente ventajoso, pues en todo caso hace falta un modelo matemático

del comportamiento de la atmósfera para cometer tales labores y, si no hay un modelo de

referencia reconocido por toda la comunidad aeronáutica, no es posible comparar los méritos de

diferentes diseños de forma fiable y la altimetría barométrica se vuelve inútil.

Investigar: el grafico de presiones.

Investigar: calibradores de presión, medidor de peso muerto y el medidor McLeod.

La marca suiza Keller, representada en España por Mapro Ingeniería, ha presentado sus calibradores de presión para diferentes rangos, entre -1 Bar hasta 700 Bar y precisiones del 0,1% (de 0 a 50ºC). Se trata de equipos compactos y de fácil uso con los que se pueden generar las presiones deseadas para verificar y/o calibrar manómetros, transmisores de presión, presos tatos, etc. Existe una versión que alimenta a los transductores de presión, calcula la linealidad y mediante el software correspondiente posibilita emitir certificados de calibración.

El manómetro de bourdon, consistente en un tubo metálico, aplanado, hermético, cerrado por un

extremo y enrollado en espiral.

Elementos estáticos:

A. Bloque receptor: es la estructura principal del manómetro, se conecta con la tubería a medir,

y a su vez contiene los tornillos que permiten montar todo el conjunto.

B. Placa chasis o de soporte: unida al bloque receptor se encuentra la placa de soporte o

chasis, que sostiene los engranajes del sistema. Además en su anverso contiene los tornillos

de soporte de la placa graduada.

C. Segunda placa chasis: contiene los ejes de soporte del sistema de engranes.

D. Espaciadores, que separan los dos chasis.

Detalle interno

Elementos móviles:

1. Terminal estacionario del tubo de bourdon: comunica el manómetro con la tubería a medir,

a través del bloque receptor.

2. Terminal móvil del tubo de bourdon: este terminal es sellado y por lo general contiene un

pivote que comunica el movimiento del bourdon con el sistema de engranajes solidarios a

la aguja indicadora.

3. Pivote con su respectivo pasador.

4. Puente entre el pivote y el brazo de palanca del sistema (5) con pasadores para permitir la

rotación conjunta.

5. Brazo de palanca o simplemente brazo: es un extensión de la placa de engranes (7).

6. Pasador con eje pivote de la placa de engranes.

7. Placa de engranes.

8. Eje de la aguja indicadora: esta tiene una rueda dentada que se conecta a la placa de

engranes (7) y se extiende hacia la cara graduada del manómetro, para así mover la aguja

indicadora. Debido a la corta distancia entre el brazo de palanca y el eje pivote, se

produce una amplificación del movimiento del terminal móvil del tubo de bourdon.

9. Resorte de carga utilizado en el sistema de engranes para evitar vibraciones en la aguja

e histéresis.

El vacuómetro de McLeod es un vacuómetro que mide con gran precisión presiones inferiores a

la presión atmosférica (ver vacío). Se utiliza tanto en la industria como en el campo de la

investigación científica y técnica.

Dependiendo de su diseño, puede cubrir la medida de presiones desde 10-3 a 100 mbar ó desde

10-6 hasta 10-2 mbar.

Fue inventado en 1874 por Herbert G. McLeod (1841-1923).1 Aunque aún hoy es frecuente

encontrarlos formando parte de complejos equipamientos de alto vacío, están siendo sustituidos

por vacuómetros electrónicos.

Investigar: piezómetro, manómetros en U con uno y dos fluidos, de tubo inclinado

El tubo piezométrico o manómetro es, como su nombre indica, un tubo en el que, estando

conectado por uno de los lados a un recipiente en el cual se encuentra un fluido, el nivel se eleva

hasta una altura equivalente a la presión del fluido en el punto de conexión u orificio piezométrico,

es decir hasta el nivel de carga del mismo.

La presión   se puede expresar, de acuerdo con la ecuación de la hidrostática, como:

Dónde:

 = presión actuante sobre la superficie libre del fluido en el tanque

 = densidad del fluido

 = aceleración de la gravedad

 = profundidad del punto que se está midiendo en el fluido

 = Δh = elevación del fluido en el tubo piezométrico, por encima del punto en el cual se está

midiendo la presión.

Los instrumentos utilizados para medir presión reciben la denominación: "manómetros".

La forma más tradicional de medir presión en forma precisa utiliza un tubo de vidrio en forma de "U", donde se deposita una cantidad de líquido de densidad conocida (para presiones altas, se utiliza habitualmente mercurio para que el tubo tenga dimensiones razonables; sin embargo, para presiones pequeñas el manómetro en U de mercurio sería poco sensible).

Este tipo de manómetros tiene una ganancia que expresa la diferencia de presión entre los dos extremos del tubo mediante una medición de diferencia de altura (es decir, una longitud).

La ganancia se puede obtener analíticamente, de modo que este tipo de manómetros conforma un estándar de medición de presión. Si el gas sobre el líquido en ambos extremos del manómetro fuese de densidad despreciable frente a la del líquido, si el diámetro del tubo es idéntico en ambas ramas, si la presión en los extremos fuesenP1 y P2, si el líquido (a la temperatura de operación) tuviese densidad ρ, si la diferencia de altura fuese h, entonces la diferencia de presiones estará dada por P2-P1=ΔP=ρgh. ¿Cuál será la ecuación si la densidad del fluido superior no fuese despreciable?

No es difícil obtener expresiones para este tipo de manómetros en condiciones de operación en las que sobre el líquido de alta densidad está otro líquido, de densidad no despreciable (ver, p.e. sección 5.3 de Perry, op.cit.).

El manómetro en forma de "U" conforma, según se especificó, un sistema de medición más bien absoluto y no depende, por lo tanto, de calibración. Esta ventaja lo hace un artefacto muy común. Su desventaja principal es la longitud de tubos necesarios para una medición de presiones altas y, desde el punto de vista de la instrumentación de procesos, no es trivial transformarlo en un sistema de transmisión remota de información sobre presión.

 Manómetro de tubo inclinado: Se emplea para mediciones inferiores a 250mm de columna de agua. Se inclina la rama de un manómetro de tintero para alargar la escala, o también las dos ramas de un tubo en U. Debido a la precisión de los manómetros de tubos de vidrio, estos no producen un movimiento que pueda ser registrado con un medidor por lo cual se emplean manómetros de mercurio, de campana, flotador o diafragma. Los manómetros tienen diversas aplicaciones, vemos por ejemplo, su utilización en los tanques de oxígeno de un buceador para la medición de la cantidad de oxigeno que queda disponible. También en la medicina se emplea para registrar actividad muscular interna, con ayuda del manómetro ano rectal o el manómetro esofágico. Manómetro de tubo inclinado:Se usa para presiones manométricas inferiores a 250mmde columna de agua. La rama larga de un manómetro de tintero se inclina con respecto a la vertical para alargar la escala. También se usan manómetros de tubo en U con las dos ramas inclinadas para medir diferenciales de presión muy pequeñas.

Investigar: aplicación del principio de Pascal o gato hidráulico.

En física, el principio de Pascal o ley de Pascal, es una ley enunciada por el físico y matemático

francés Blaise Pascal (1623–1662) que se resume en la frase: la presión ejercida sobre

un fluido poco compresible y en equilibrio dentro de un recipiente de paredes indeformables se

transmite con igual intensidad en todas las direcciones y en todos los puntos del fluido.1

El principio de Pascal puede comprobarse utilizando una esfera hueca, perforada en diferentes

lugares y provista de un émbolo. Al llenar la esfera con agua y ejercer presión sobre ella mediante

el émbolo, se observa que el agua sale por todos los agujeros con la misma velocidad y por lo

tanto con la misma presión.

También podemos ver aplicaciones del principio de Pascal en las prensas hidráulicas, en los

elevadores hidráulicos, en los frenos hidráulicos y en los puentes hidráulicos.

Investigar: como es el manómetro de tubo de Bourdón, el elemento en espiral y helicoidal, diafragma y fuelle, medidores de presión absoluta, transductores de presión, resistivos, capacitivos, magnéticos, extensométricos, piezoeléctricos y transmisores electrónicos de equilibrio de fuerzas, elementos electrónicos de vacío de fuelle y diafragma, termopar, pirani, bimetálico, filamento caliente, cátodo frío y radiación.El manómetro de Bourdon consta de un fino tubo metálico de paredes delgadas, de sección elíptica muy aplastada y arrollado en forma de circunferencia. Este tubo (que se aprecia en la fotografía) está cerrado por un extremo que se une a una aguja móvil sobre un arco graduado. El extremo libre, comunica con una guarnición (parte superior de la fotografía) que se conectará al recipiente que contiene el gas comprimido. Cuando la presión crece en el interior del tubo, éste tiende a aumentar de volumen y a rectificarse, lo que pone en movimiento la aguja.