¿Cómo calcular la presión del líquido independientemente de la gravedad?

Supongamos que tenemos un globo en un tanque lleno de un líquido, sin fuerzas gravitatorias: solo conocemos la temperatura, V 0 y V 1

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Quiero calcular la presión ejercida por el líquido sobre el globo. Si solo estuviera lleno de gas, podría calcularlo fácilmente con PAG V = norte R T , pero esto no funciona para fluidos.

También por exclusión de la gravedad, la única fuente de presión será la energía térmica (moléculas de fluido que se mueven y golpean el globo) + energía cohesiva interna.

ACTUALIZAR:

Creo que el único problema aquí es simplemente encontrar la presión ejercida sobre el globo por la presión cohesiva del líquido (de hecho, es una especie de problema de ecuación de estado ). He estudiado mucho desde que hice esta pregunta. Hay 2 presiones que considero para usar como P en esta pregunta:

1- Densidad de energía cohesiva = 2.2973 GPa para el agua

2-Presión Cohesiva Interna= 168 MPa

Mi pregunta es cuál debería usarse aquí como PAG ?

¿Puedes aclarar lo que estás preguntando? Si usted sabe V 1 la presión en el globo es justa PAG = norte R T / V 1 , y suponiendo que su sistema esté en equilibrio, la presión en el líquido será la misma. La presión en un líquido (o sólido) es PAG = k ( V − V 0 ) / V 0 dónde V 0 es el volumen a presión cero y k es el módulo volumétrico .
Te puede interesar este post sobre la ecuación de estado de los líquidos.
@JohnRennie: habrá una diferencia en la presión en el globo y el líquido externo: esto se debe a las fuerzas elásticas en el globo.
Dos preguntas: (1) ¿Conoces n (número de moléculas de aire)? (2) ¿El globo está hecho de un material elástico como el caucho? (¡Si es así, la goma proporciona casi toda la presión y el agua exterior puede ser ignorada!)
@SteveB no, pero sabemos el volumen del globo. simplemente ignora el material del globo. En realidad, es solo una cavidad de aire hecha dentro del agua sin material de límite.

Respuestas (2)

Teniendo en cuenta su comentario "En realidad, es solo una cavidad de aire hecha dentro del agua sin material de límite":

PAG i norte = PAG o tu t + 2 γ / R

dónde R es el radio de la cavidad de aire y γ es la tensión superficial de la interfaz aire-agua, que es 0,072 N/m a 298K.

Consulte las Tablas internacionales de tensión superficial del agua para conocer los valores a otras temperaturas.

Calcular PAG o tu t en función de T y V, necesita una ecuación de estado para el agua líquida.

Ver Una nueva ecuación analítica de estado para agua líquida J. Chem. Phys., vol. 110, páginas 484-496.

Dices que conoces la temperatura y el volumen del agua. Suponiendo que también conoce la masa del agua, conoce tanto la temperatura como el volumen específico (el inverso de la densidad). Solo necesita una tabla termodinámica para las propiedades del agua líquida como esta del NIST para encontrar la presión. Si en realidad no tienes suficiente información para encontrar la masa del agua, entonces no tienes suficiente información para encontrar la presión.

Las tablas de Compressed Liquid normalmente están indexadas por PAG entonces por T - es decir, hay subtablas para diferentes PAG valores y cada subtabla está indexada por T . La primera fila en cursiva en la tabla vinculada le dice que si tuviera T = 0 ∘ C entonces ρ = 999.8 kg/m3 indicaría PAG = 0.01 MPa (de la segunda columna, que está en la subtabla de 0,01 MPa) o 0.02 MPa (de la séptima columna).

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