FORO DE BUCEO DEPORTIVO

El cambio en volumen o presión de un gas dado es directamente proporcional al cambio de temperatura absoluta

De lo que se infiere:
- A igualdad de presión, cuanto mayor sea la temperatura mayor es el volumen del gas.
- A igualdad de volumen (el caso de los cilindros de buceo), a mayor temperatura, mayor presión del gas.

Puesto en una fórmula: (P1xV1)/T1= (P2xV2)/T2

Problemilla (como todos, no es propio, está extraido de libros):

Un cilindro de 12 litros llega a 52ºC mientras se llena a 200 Bar. El tanque se utilizará en agua a 7ºC. ¿Qué presión marcará el manómetro cuando el tanque entre en el agua y alcance esa temperatura?

Este problema tiene "trampa" si se quiere resolver bien... estas son las pistas:
- La Temperatura en las fórmulas debe usarse en grados KELVIN (0ºC=273 ºK)
- El manómetro no marca la Presión absoluta, sino la diferencia de presión con respecto a la presión ambiente (presión manométrica). De todas maneras, no tener esto en cuenta modifica poco los resultados.

Me gustan estas cosillas Josean y la verdad que si que esta un poco cojo este apartado y manco también. Ahora estoy un poco empanado, a ver mañana si estoy mas lucido jajjaja.

muy acertado con estos recuerdos

Un cilindro de 12 litros llega a 52ºC mientras se llena a 200 Bar. El tanque se utilizará en agua a 7ºC. ¿Qué presión marcará el manómetro cuando el tanque entre en el agua y alcance esa temperatura?

Este problema tiene "trampa" si se quiere resolver bien... estas son las pistas:

- La Temperatura en las fórmulas debe usarse en grados KELVIN (0ºC=273 ºK)
- El manómetro no marca la Presión absoluta, sino la diferencia de presión con respecto a la presión ambiente (presión manométrica). De todas maneras, no tener esto en cuenta modifica poco los resultados.

T1 = 52ºC = 325 ºK (273+52)
P1 =200 Bar (presión en el manómetro) + 1 Bar (presión atmosférica)= 201 Bar
Nota: el manómetro marca la DIFERENCIA DE PRESIÓN, con respecto a la presión ambiente. La presión absoluta será por tanto la suma de la presión que marca el manómetro y de la presión ambiente. En este caso importa poco, pero podría haber complicado el cálculo hablando de presiones y temperaturas a diferentes profundidades (cambia la presión ambiente).
T2=7ºC = 280 ºK (273+7)
Por tanto, la presión ABSOLUTA en la botella una vez estemos en el agua será:
P2/T2 = P1/T1
P2 = (P1/T1)xT2 = (P1xT2)/T1 = 201x280/325 = 173,17 Bar
Y la presión que leeremos en el manómetro sera: 173,17 – 1 = 172,17 Bar (¡Ala!¡ 30 Bares menos que nos hemos “chupado” sin haber iniciado la inmersión!)
Esto explica de forma un tanto exagerada la sensación de que nos han “tangado” aire de la botella una vez estamos en el agua.

¡¡Como novata este tema me parece muy interesante!!

Mientras lo resolvía, me ha surgido esta duda. El cilindro de 12 litros llega a 52ºC mientras se llena pero después de llenarla y llevar ya un ratillo, ¿su temperatura no se correspondería a la temperatura ambiente y por tanto el manómetro marca 200 bares a temperatura ambiente?

La presión se midió con la botella a 52ºC. Cuando alcance la temperatura ambiente, la presión será menor.

Vamos a suponer que la temperatura ambiente es de 26º (que aun es casi verano ). Aplicando la fórmula:

P1/T1 = P2/T2; 201/325=P2/299

P2= 184,92 --> El manómetro ahora marcaría 183,92 Bar (184,92 - 1)

Si, por el contrario, aceptamos que los 200 Bar es a temperatura ambiente (26º), no podría ser que tuviera la misma presión a 52º. Simplemente es aplicar la misma fórmula:

201/299 = P2/325 --> P2 = 218,47 --> La botella a 52º estaria a 217,47 Bar

Saludos

Gracias josean por la aclaración. Estos posts me parecen muy didácticos y útiles, jeje, quién me iba a decir que tanto estudiar química y física luego tendría una aplicación tan práctica y directa... Si esto me lo hubieran contado en 2ºBUP seguramente habría prestado más atención (o no... )

Hola de nuevo Josean:

Por lo que veo has calculado con 200 bares de presión, cuando ya habías dicho que P1 era 200+1, es decir, 201 bares (¡correcto!). La solución correcta es 172.17 bares (he redondeado).

Un saludo.

Cierto. P1 = 201 bares

Estaba puesto en el enunciado pero no en la fórmula de la solución.

Lo edito para corregirlo

Saludos

Buffff, es que no veas la cantidad de problemas que estoy resolviendo de física del buceo, me examino dentro de poco del título de divemaster y veo presiones, consumos, leyes físicas, etc. hasta en la sopa

¡Muy buen trabajo Josean!

Ya decia yo que como podría ser que consumiese tanto aire al principio de la inmersión y luego tan poco

en verano si os cambiais al sol, pensar que se calientas las botellas y sube la presion en su interior pudiendo marcar mas de 220 bares ,que se fundiran nada mas tocar el agua y perder temperatura ,

Siento responder tan tarde a este post, pero leyéndolo me gustaría apuntar algo. En la fórmula que indicas es indiferente las unidades que utilices para presión, para temperatura y para volumen, siempre y cuando uses las mismas unidades en los dos lados de la fórmula

Otro apunte, o muy oxidado tengo yo el tema o la Ley de Charles solo relaciona Volumen con temperatura tal que así:
V/T = k Es decir, que la relación entre el volumen de un gas y su temperatura es constante.
De ésta, junto con la 2ª Ley de Gay-Lussac, da lugar a la Ley de los Gases Ideales, que es la utilizada en este ejemplo al igualar el número de moles del gas

Por favor, si no estoy en lo cierto, corríjanme

Un Saludo

ReZnOr, me da a mi que las unidades de temperatura que se utilicen NO son indiferentes en esa fórmula, si no haz números y compruébalo. Yo la verdad prefiero trabajar siempre con las unidades que vengan en la constante, que en el caso de la ley de gases ideales es R, y así me aseguro de que no meto la pata.

Un saludo.

Tienes razón. Los Kelvin no son múltiplos de los ºC . Si ya decía yo que estaba oxidado

En cuanto a la relación entre volumen y presión y temperatura, ciertamente la ley de Charles inicialmente fue descrita para expresar la relación entre el volumen y la temperatura A PRESIÓN CONSTANTE, y por tanto, si P1=P2, la fórmula quedaba como V/T = K, mientras que la Ley de Gay-Lussac es la que relaciona la presión y la temperatura A VOLUMEN CONSTANTE, tal que asi: P/T = K.

Lo que ocurre es que ambas fórmulas están relacionadas (una describe el proceso a volumen constante y la otra describe el proceso a presión constante), de hecho Gay-Lussac se basó en los trabajos de Charles. Por ello, muchas veces cuando se habla de la ley de Charles (como es el caso de este hilo) en realidad se debería decir la Ley de Charles-Gay Lussac, que describe la relación completa.

Saludos.

Gracias por la aclaración josean

O sea, que si dejo mi botella de 15l ,que me cargaron hasta 180 Bar. medidos luego a 26ºC ,en el maletero del coche a pleno sol, que puede alcanzar una temperatura de 80ºC puedo dormir tranquilo (la siesta) ¿no?

Voy a ser muy puñetero, perdón por adelantado.

No son ºK son K y segundo está es una fórmula para gases ideales, el aire no es un gas ideal por lo que se aplican algunas modificaciones que no vienen al caso, a donde voy a parar, es que no tiene sentido poner 172,17 bares, la fórmula es una aproximación por lo que los decimales casi que sobran...

Lo avisé, he sido muy puñetero.

En cualquier caso no había caído en esto y yo yambién me sorprendía de como bajaba la presión en el agua



S!

Yo he hecho los calculos atendiendo a la presión manometrica y la diferencia que me da es minima.

Me a dado 172,30 litros frente a los 172,17 litros.