TRABAJO DE INVESTIGACIÓN Y EJERCICIOS

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- DE ACUERDO A SU VISCOSIDAD Y A SU ESFUERZO CORTANTE:

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PROPIEDADES Y COMPORTAMIENTO DE LOS FLUIDOS.

PROPIEDADES PRIMARIAS O TERMODINÁMICAS.

PRESIÓN.

La presión (símbolo p)1​ es una magnitud física que mide la proyección de la fuerza en dirección perpendicular por unidad de superficie, y sirve para caracterizar cómo se aplica una determinada fuerza resultante sobre una línea. En el Sistema Internacional de Unidades la presión se mide en una unidad derivada que se denomina pascal (Pa) que es equivalente a una fuerza total de un newton (N) actuando uniformemente en un metro cuadrado (m²). En el Sistema Inglés la presión se mide en libra por pulgada cuadrada (pound per square inch o psi) que es equivalente a una fuerza total de una libra actuando en una pulgada cuadrada.

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P = Presión [Pa]F = Fuerza [N]A = Superficie [m2]

DENSIDAD

Una propiedad importante de cualquier materia es la densidad, definida como su masa por unidad de volumen. Un material homogéneo tiene la misma densidad a través de este. Usamos ρ para la densidad. Si una masa m de material homogéneo tiene un volumen V, la densidad ρ ésta dada como:

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ρ = Densidad [kg/m3]m = Masa [kg]v = Volumen [m3]

En general, la densidad depende de la temperatura y de la presión.

TEMPERATURA.

Lo más frecuente es que la temperatura se indique en °C (grados Celsius) o en °F (2 dos Fahrenheit). Es probable que, para la Tierra, usted este familiarizado con los siguientes valores a nivel del mar:

El agua se congela a 0 °C y hierve a 100 °C.

El agua se congela a 32 °F y hierve a 212 °F.

Así, entre los dos datos de los mismos puntos físicos hay 100 grados Celsius y 180 grados Fahrenheit, con lo que 1.0 grado Celsius es igual a 1.8 grados Fahrenheit, con toda exactitud. A partir de estas observaciones, definiremos los procedimientos de conversión entre estos dos sistemas.

TEMPERATURA ABSOLUTA.

Hemos definido las escalas Celsius y Fahrenheit de acuerdo con puntos de referencia arbitrarios, aunque los de la escala Celsius son convenientes en relación con las propiedades del agua. Por otro lado, la temperatura absoluta se define de modo que el punto cero corresponde a la condición en que se detiene el movimiento molecular. Esto se denomina cero absoluto. En el SI de unidades, la unidad estándar de temperatura es el grado Kelvin (K, y el punto de referencia (cero) es el cero absoluto. Observe que no hay símbolo de grados que se adjunte a K. El intervalo entre los puntos en la escala Kelvin es el mismo que el que se utiliza para la escala Celsius. Las mediciones han demostrado que el punto de congelación del agua es 273.15 K por arriba del cero absoluto.

VISCOSIDAD

Expresa la facilidad que tiene un fluido para desplazarse cuando se le aplica una fuerza externa. Es posible predecir la viscosidad de muchos fluidos, el alquitrán es más viscoso que el agua, y a su vez, los gases son mucho menos viscosos que los líquidos.

TENSIÓN SUPERFICIAL.

Una molécula dentro del líquido es atraída en todas direcciones por otras moléculas mediante fuerzas cohesivas. Cuando un líquido está en contacto con algún otro medio (aire, otro líquido, un sólido) se forma una superficie de contacto entre el líquido y el otro medio. Dentro del líquido, y lejos de su superficie de contacto, una molécula se encuentra en equilibrio; la suma de las fuerzas de atracción es cero. Sin embargo, en la superficie de contacto, la suma de estas fuerzas tiene como resultante una fuerza neta, perpendicular a la superficie y con sentido hacia el interior del líquido. Esta fuerza hacia el interior hace que la superficie de contacto se comporte como una membrana. Una de las consecuencias de la tensión superficial es la capilaridad.

PESO ESPECÍFICO.

Se define como el peso por unidad de volumen, sus unidades en SI son kg m-2 S-2:

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VOLUMEN ESPECÍFICO.

Se define como la inversa de la densidad másica, sus unidades en SI son m3/kg.

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GRAVEDAD ESPECÍFICA.

Llamada también "densidad relativa", es la relación entre el peso específico de un volumen de fluido y el peso específico del mismo volumen de agua en condiciones estándar de presión y temperatura.

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Agua pura a presión atmosférica y a 4ºC: d = 1

MEDICIÓN DE LAS PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS.

INSTRUMENTOS PARA MEDIR LAS PROPIEDADES FÍSICAS DE LOS FLUIDOS.

DENSÍMETRO.

Instrumento que se utiliza para medir la densidad relativa de un fluido incompresible. Se conforma por un tubo de vidrio delgado, el cual está graduado de manera ascendente de 0.650 a 1.000 en la parte inferior; esta escala se emplea para líquidos menos densos que el agua y para líquidos pesados la escala va de 1.000 a 1.200. Su funcionamiento se basa en el principio de Arquímedes, el cual establece que cuando un sólido se sumerge en un líquido sufre una aparente pérdida de peso igual al peso del volumen del líquido desalojado. Al establecer un equilibrio entre el peso y la fuerza debida al peso del líquido desalojado, el cuerpo flota; por ello resulta que mientras menos denso sea el líquido en el que