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Por consiguiente, la presión de la mezcla súbitamente disminuye, permitiendo que el agua entre bruscamente al interior del vaso. Bajo estas circunstancias, la presión de la mezcla de aire en el interior del vaso es menor que la presión atmosférica más la presión de la columna inicial de agua en el plato, es decir: Pa < PA + D g h
Así que, seguirá entrando agua al vaso hasta que se alcance el equilibrio térmico. Cuando tal equilibrio se alcanza, la presión de la mezcla Pa dentro del vaso más la hidrostática D g H ejercida por el agua dentro del vaso, será igual a la presión atmosférica PA más la presión Ph ejercida por la columna de agua en el plato. Por lo tanto,
Pa = PA - D g h´
donde h´= H - h, es la diferencia entre los niveles de agua tal como se indica en la figura de arriba.
Se podrá notar que el nivel de agua por fuera del vaso baja y por dentro sube. Se habrá alcanzado el equilibrio hidrostático, cuando la temperatura del aire dentro del vaso se iguale con la temperatura ambiente, lo cual ocurre después de algunos minutos. Bajo estas condiciones, el nivel h´ del agua habrá alcanzado su máximo valor. En los experimentos realizados, éste alcanza siempre una fracción constante de la longitud del vaso. Veamos por qué. Consideremos un vaso cilíndrico de longitud L y sección transversal interna de área A. Por supuesto el volumen es V = A L.
Además, en el momento en que la vela se apaga, se cumple que la presión inicial es la suma de las presiones parciales de cada componente, es decir,
Pi = PN2 + PCO2 + PH2O ;
y que después de apagada será
Pf = PN2 + PCO2 .
La diferencia entre estas presiones es
∆P= Pi - Pf = PH2O
y el cambio relativo de presión es
∆P/Pi = PH2O / Pi = 0,1
,
ya que la fracción de vapor de agua producida durante la combustión es del 10% aproximadamente.
Como la temperatura permanece constante durante el cambio de estado (condensación), se tiene que
P V = n R T = C, donde C es constante.
Por lo tanto,
∆P/Pi = ∆V/V = ∆L/L = 0,1 .
Finalmente la longitud de la columna de agua que penetra en el vaso es
∆L = 0,1 L .
En el experimento realizado la longitud del cilindro era de 28,0 cm y la diferencia de niveles del agua de 3,5 cm; por consiguiente ∆L = 0,13 L ; el cual coincide con el valor teórico.
Repetir el experimento sin agua. Montar la vela sobre una tapa flexible de plástico, prenderla y colocar el vaso. Mantenerlo presionado con fuerza por arriba con una mano mientras la vela esté encendida. Al apagarse, la mezcla de aire succiona la tapa y la sella contra el vaso. ¿Por qué? Nota: el borde del vaso debe estar completamente liso para lograr este efecto. Si no logra la succión, unte un poco de aceite sobre el borde para sellarlo bien.
Experimenta con la succión
Termodinámica