Relatório 8 - Manômetro de Tubo Aberto

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Manômetro de tubo aberto
Eduardo B. M. Da silva, Iago B. Vettorazzi, Ingrid C. Moreira e Mariana R. M. Henriques
Física II – Engenharia de Alimentos – CCENS
Universidade Federal do Espírito Santo – UFES
2019/2 - Alegre-ES
Resumo. A presente prática teve como objetivo determinar a densidade de um líquido desconhecido por meio da pressão. Para isso utilizou-se um monômetro de tubo aberto (U) conectado por uma mangueira de látex à um ponto de prova, este foi mergulhada no líquido teste afim de observar-se o o comprimento do desnível obtido. Os cálculos utilizados partiram do princípio de quu pressão é a razão da força pela área. Conclui-se que...
 Palavras chave: Pressão, densidade, manômetrode tubo aberto.
1. 
1. Introdução 
	O tubo manométrico lê a diferença de pressão entre dois pontos desconhecidos, portanto, uma diferença monométrica. Sendo representado na figura 1.
Fig 1: Manômetro de tubo aberto
	O Princípio de Stevin é utilizado para analisar a densidade de líquidos, tendo como referência a densidade da água (ρ =1000 kg/m3).Diz literalmente que a pressão em um ponto situado a uma profundidade h no interior de um líquido em equilíbrio é dada pela pressão exercida pela coluna de líquido situada acima daquele ponto (ρgh) mais a pressão atmosférica exercida sobre a superfície (Patm) do líquido. [1] Sendo entendido pela seguinte equação: 
 (1.1)
Sendo que:
 (1.2)
Sendo possível calcular a pressão manométrica:
 (1.3)
Outro princípio usado para explicar é o de Pascal, estabelecendo que uma mudança na pressão aplicada a um fluido incompreensível é transmitida integralmente a todas as partes do fluido e as paredes do recipiente, portanto, quando um ponto de um líquido em equilíbrio sofre uma variação de pressão, todos os outros pontos também sofrem a mesma variação. [2] Sendo possível afirmar: 
 (1.4)
2. Procedimento Experimental
Para a realização deste procedimento, inicialmente adicionou-se água no interior de um paínel com formato de U graduado, com auxílio de uma seringa, até que se alcançasse aproximadamente 150 mm. Em seguida colocou-se 220 mL de um líquido desconhecido em uma proveta graduada e mediu-se sua densidade por meio de um densímetro, esse valor e sua incerteza encontram-se na tabela 1.
Para a série 1 escolheu-se a sonda grossa, esta teve sua extremidade mais fina conectada a uma mangueira de latex, cuja outra ponta foi fixada em um dos ramos do paínel em U.
Fig. 1: Montagem do experimento
Anotou-se na proveta 5 variações de 30 em 30 mm a partir do menisco do líquido presente nesta. Esses desníveis foram denominadas H 
A sonda foi mergulhada inicialmente em 30 mm no líquido teste, e, com isso, observou-se também um desnível entre a coluna da esquerda e da direita no tubo U, que foi denominado h. Foi feito o mesmo processo para cada uma das 5 variações, tendo-se os valores dos desníveis H e h anotados na tabela 2.
Por meio desses dados e da (1.3) foi feito o cálculo da pressão manométrca obtida para cada desnível H, adotando a densidade da água como 1,00 g/cm3, e com este valor foi possível encontrar a densidade do líquido desconhecido para cada medida, neste caso utilizando-se h, já que a pressão no tubo em U é a mesma na ponta da sonda que foi imersa na proveta. Além disso foi feita uma média dessas densidades
	Os resultados obtidos para pressão manométrica e densidade do líquido teste, juntamente às suas incertezas, constam também na tabela 2.
Utilizando-se das informações acima, plotou-se um gráfico da pressão (P’) por H e calculou-se o coeficiente angular deste.
Os procedimentos descritos acima foram repetidos na série 2, porém com a ponta de prova mais fina. Seus valores foramforam registrados na tabela 3 com suas respectivas incertezas.
3. Resultados e discussão
A presente prática tem como objetivo determinar a massa específica do líquido de teste, assim como averiguar o comportamento da pressão hidrostática exercida pelo fluido. Para isso, na primeira tabela foi anotado o valor da densidade do líquido de teste, junto com sua incerteza. O valor foi medido através de um densímetro, obtendo-se o valor de (1,002 ± 0,002)x103 kg/m3. Acredita-se que esta é a medida mais precisa e correta, já que é feita diretamente no líquido de teste, sem muita complexidade. Nesta etapa, devido a espuma advinda do próprio líquido, a observação da medida apontada no densímetro tornou-se um pouco prejudicada, o que pode ter levado a possíveis erros.
Tabela 1: Densidade do líquido teste.
	 (g/mL)
	1,002±0,002
	Para a primeira série do experimento, foi escolhida a sonda de ponta grossa.. Na Tabela 2, foram anotados os valores de deslocamento da sonda na proveta que continha o líquido de teste e o desnível da água no tubo em U. Os valores de deslocamento foram estabelecidos previamente, sendo que erros podem ter sido cometidos na hora da marcação das medições, uma vez que era necessária a utilização de uma régua em contato com a parte cilíndrica da proveta, o que gera instabilidade. Já para o desnível, imperfeições no próprio equipamento podem ter levado a imprecisões.
	Com esses valores dessas medições, foi possível calcular a pressão manométrica junto com sua incerteza para cada uma das etapas do processo, assim como a densidade do líquido de teste e sua incerteza, sendo feito ao final o desvio padrão da média das densidades. Erros nesta parte se devem a erros de cálculos feitos pelos estudantes, ou também por aproximações indesejáveis em medições e valores obtidos durante os cálculos. Através dos valores obtidos, foi possível plotar o Gráfico 1.
Tabela 2: Desníveis, pressões e densidades para a série 1.
	N
	(H) m
	(h) m
	(P) N/m2
	(δP) N/m2
	 Kg/m3
	 Kg/m3
	0
	0
	0
	0
	-
	-
	-
	1
	0,055
	0,052
	509,08
	5,54
	945,45
	
	2
	0,087
	0,081
	792,99
	6,35
	931,03
	
	3
	0,115
	0,111
	1086,69
	7,40
	965,22
	
	4
	0,144
	0,138
	1351,02
	8,46
	958,33
	
	5
	0,182
	0,177
	1732,83
	10,11
	972,26
	
	
	-
	-
	-
	-
	954,46
	7,34
	Para a segunda série do experimento, foi utilizada uma sonda de ponta fina, sendo o procedimento idêntico ao da primeira série, mudando apenas o tamanho da sonda.
Tabela 3: Desníveis, pressões e densidades para a série 2.
	N
	(H) m
	(h) m
	(P) N/m2
	(δP) N/m2
	 Kg/m3
	 Kg/m3
	0
	0
	0
	0
	-
	-
	-
	1
	0,029
	0,027
	264,33
	5,08
	931,03
	
	2
	0,062
	0,058
	567,82
	5,69
	935,48
	
	3
	0,093
	0,086
	841,94
	6,52
	924,73
	
	4
	0,125
	0,124
	1213,96
	7,90
	992,0
	
	5
	0,154
	0,149
	1458,71
	8,91
	967,53
	
	
	-
	-
	-
	-
	950,15
	12,80
	Os valores obtidos para a densidade em ambas as séries do experimento foram próximos ao valor encontrado através da medição feita pelo densímetro, o que era esperado, já que se trata do mesmo líquido de teste para o experimento todo. Contudo, houveram algumas distinções, já que os métodos utilizados nas séries eram indiretos, ou seja, envolviam uma maior quantidade de medições e cálculos, o que torna a determinação da densidade do líquido mais complexa e mais susceptível a erros.
4. Conclusão 
	Em virtude disso, concluímos que a atividade experimental do manômetro de tubo aberto teve como objetivo, medir a pressão do fluido desconhecido, sendo auxiliado pela pressão atmosférica. 
	Com a realização da atividade, pudemos alcançar os objetivos traçados no início do procedimento, já que conseguimos calcular a densidade do fluido desconhecido tanto direta, como indiretamente. 
	Além do mais, foi possível a visualização dos princípios e conceitos abordados por Pascal e Steven, a despeito da realização da prática do manômetro de tubo aberto.
5. Referências 
[1] HALLIDAY, David; RESNICK, Robert; WALKER, Jearl. Fundamentos de Física: Gravitação, ondas e termodinâmica. ed. 7. Rio de Janeiro: Livros Técnicos e Científicos, 2006. Vol.2;
[2] RepresentaçãoPILLING, Sergio. PARTE A–Capítulo 5 Fluidos. Introdução a hidrostática e hidrodinâmica.