Densidad de Líquidos?

Question

Supongamos que se tiene una manguera en forma de U con ambos extremos abiertos. Si se llena de agua, esta mantendra nivel en ambas ramas. ¿Que ocurre si se agrega aceite de menor densidad a uno de los extremos de la manguera

Answer 1

La manguera después de agregar el aceite, seguirá manteniendo igual su nivel en ambas ramas. Esto es, el volúmen agregado de aceite se repartira entre dos, y ese volumen subirá en cada rama. El aceite se quedara junto en la superficie de la rama en que lo agregaste.

El liquido en una manguera, se distribuye como si fuera el agua, lo que interesa es el volúmen del liquido. En este caso agua + aceite. A la manguera no le interesa que liquido es.

ESTO SE LLAMA: PRINCIPIO DE CAPILARIDAD

Answer 2

Es simple. Agua y aceite son 2 líquidos inmiscibles, por lo que no se mezclan. Debido @ ello, tenemos una zona de aceite y otra de agua. Ahora bien, como el aceite tiene menor densidad, los niveles de fluidos en ambos ramales son diferentes, y ya te explico por que.
Para un fluido en un recipiente, existe una propiedad llamada presión hidrostática, la cual se obtiene multiplicando la densidad del fluido por la profundidad del recipiente, de esta manera se obtiene la presión en el fondo del envase. Si tenemos un sistema como el de la manguera en U que mencionas, abierto por ambos extremos a la atmósfera, en ambas superficies tenemos simplemente la presión atmosférica, cuyo valor es de 1 atm o 101325 Pa o 14,7 lbf/pulg^2, por citarla en varias unidades. Para hallar la presión en el fondo de la manguera, se puede entrar por cualquiera de los ramales, si medimos la profundidad de un ramal y la multiplicamos por la densidad del fluido, nos da la presión en el fondo. Del mismo modo ocurrirá si entramos por el otro ramal. Osea, la presión del fondo nos dará similar por cualquier ramal por el que entremos. Como es el mismo fluido en ambos ramales, las densidades son las mismas, por lo que las profundidades tambien lo serán. Por lo tanto, para un mismo fluido tenemos la misma altura del fluido en ambos ramales.
Supongamos que el fluido es agua, e introducimos por un ramal aceite de manor densidad que el agua, tal como haz planteado. En este caso, el aceite queda flotando sobre el agua en el ramal por el que lo hemos introducido. Una vez estabilizados los niveles de los fluidos, vemos que en los 2 ramales los niveles son diferentes, puesto que deben generarse por ambos ramales la misma presión hidrostática en el fondo. Supongqmos que en el ramal en que tenemos sólo agua, la profundidad es X. Al multiplicar X por la densidad del agua (llamémolsla dw, en g/cc es 1), nos da la presión hidrostática en el fondo de la manguera, que llamaremos P, la cual sería igual a P=dw*X
El el ramal de agua y aceite (de densidad do) la profundidad no será X. Tendremos una profundidad de agua que será Y, y una de aceite, que será Z. Se debe cumplir que dw*Y+do*Z=P, para mantener el equilibrio hidrostático entre los ramales.
Igualando ambas P, tenemos
dw*Y+do*Z=dw*X
Puesto que todos estos valores son positivos, X debe ser mayor que Y, con lo que, dw*Y debe ser menor que dw*X.
Ahora, comparemos Z+Y (altura en el ramal de agua y aceite) con X. En la expresión dw*Y+do*Z=dw*X resulta claro que
do*Z=dw*(X-Y), donde X-Y sería la altura necesaria del aceite para que en ambos ramales se tenga la misma altura. Al despejar Z, nos queda
Z = dw/do * (X-Y)
pero como dw > do, significa que dw/do>1, con lo que Z es mayor que (X-y).
Debido a esto, en el ramal de agua y aceite tenemos mayor altura de fluido.
Otra forma de decirlo sin expresiones matemáticas es que al agregar un fluido más liviano, necesitas una mayor columna para generar la misma presión en un punto que generaría la columna de un sólo fluido, por lo tanto, en la columna de agua y aceite la altura es mayor.

P.D.: para calcular la presión hidrostática, lo que se utiliza en realidad es el peso específico, el cual se obtiene dividiendo la densidad entre gravedad, pero es del mismo modo constante para un fluido @ determinadas condiciones de presión y temperatura (su comportamiento es igual al de la densidad), por simplicidad es que te he colocado el caso con la densidad, en lugar del peso específico.

Espero haber sido de tu ayuda.
Salu2 & éxitos!!!.

Answer 3

Será más alta la rama que contiene el aceite

¿Cuánto más alta?

Supón que tomas como referencia la altura donde se unen agua y aceite y trazas la línea horizontal que corta a las dos ramas de tu tubo en U en esta altura.

Entonces la presión en el punto de corte en ambas ramas es la misma, en la rama sin aceite esta presión la ejerce el agua que hay por encima de tu línea horizontal. El la rama con aceite esta presión la ejerce solo el aceite.

Ambas presiones son iguales, puesto que el agua es más densa necesita menor altura que el aceite para ejercer la misma presión.

Answer 4

en el extremo donde se ponga el aceite tendra un nivel ligeramente mas alto que el extemo opuesto

Answer 5

La presión de las columnas líquidas de cada rama es igual a la altura de la rama x la densidad por la gravedad, si la presión se mantiene constante en las dos ramas, igualando la gravedad se simplifica y la altura de la rama de aceite que tiene menor densidad tendrá que ser mayor para mantener la igualdad.

Answer 6

Sobresaldria el volumen del aceite que incluiste, porque la presion no variará y le densidad del agua es la misma al mismo nivel

Answer 7

antes que nada, debes quitar algo de agua, ya que si le agregas aceite estando llena, se tiraría.
una vez hecho el hueco, quedaría en la parte alta del extremo en que agregaste el aceite, el aceite no podría pasar a través del agua, ya que esto implicaría que un liquido mas ligero estaría debajo de uno pesado, así que no hay posibilidad que se reparta entre los dos extremos, si agregas el aceite en la cantidad similar al agua que desechaste, el aceite quedara en la parte superior de ese extremo, derramarías un poco, ya que por densidad, la columna donde esta el aceite estaría ligeramente mas elevada.

Answer 8

Si la dejas la manguera en posición horizontal, la presión atmosférica hará que se vacíe...

Ahora, supongamos que la tienes colgada y bien nivelada... Si el aceite lo agregas, se te derramará.. ya que la cantidad de masa que tiene que desplazar es muy grande para el poco aceite que agregues... Necesitarías inyectarlo a presión para que pudiera introducirse en la manguera....

Answer 9

noooooooooooooooooo
ese ejercicio me lo tomaron en el 2° oarcial de biofisica la 1° vez q la cuerse
oseaaaaaaaa
no seeeeeeeeeeeeeeeee

Answer 10

Buena pregunta