unidad i propiedades de los fluidos

Mecánica de Fluidos y Termodinámica

Programa de Formación Regular

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Oficina: 1005

Hora de atención:

Lunes: 14.00 – 16.00

Profesor: Ing. Héctor Zevallos Ch.ASHRAE miembro Asociado

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MECÁNICA DE FLUIDOS

UNIDAD I

Competencias, capacidades a obtener

• Identificar y diferenciar las propiedades de los fluidos compresibles e incompresibles.

Rev. Feb. 2013 Mecánica de Fluidos y Termodinámica - Hzch

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1.1 Definición de fluido

• Un fluido se define como una sustancia que cambia su forma continuamente siempre que esté sometida a un esfuerzo cortante, sin importar qué tan pequeño sea

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Sustancias capaces de fluir y que se adaptan al recipiente que los contienen.

Mecánica de Fluidos y Termodinámica - Hzch

Fluido compresible

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F

F F

F F F

F

F F

F F F

F

F F

F F F


Fluido Incompresible

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1.2 Sistemas de unidades

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Cantidad Sistema Internacional Sistema Inglés

Longitud Metro m Pie ft

Masa Kilogramo kg Libra masa lbm

Tiempo Segundo s Segundo s

Fuerza Newton N Libra fuerza lbf

Temperatura Kelvin K Rankine R

Energía Joule J Pie-libra ft-lbf

Potencia Watt W Horse power Hp


1.3 Densidad

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La densidad ρ de una sustancia es la masa por unidad de volumen de dicha sustancia. En los líquidos, ρ puede considerarse constante para las variaciones ordinarias de presión.

La densidad del agua para las temperaturas más comunes es de 1 g/cm3

Densidad de los gases:

P: Presión absolutaR: Constante del gasT: Temperatura absoluta


1.4 Peso específico

• El peso específico ɣ de una sustancia es el peso de la unidad de volumen de dicha sustancia. En los líquidos, ɣ puede considerarse constante.

• El peso especifico del agua para las temperaturas más comunes es de 1 kgf/dm3.

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Donde ρ es la densidad y g es la aceleración de la gravedad.


1.5 Densidad Relativa de un cuerpo

• La densidad relativa de un cuerpo es un numero adimensional que viene dado por la relación de el peso de un cuerpo al peso de un volumen igual de una sustancia que se toma como referencia.

• Los sólidos y los líquidos se refieren al agua a 20ºC, mientras que los gases se refieren al aire libre.

Rev. Feb. 201310Mecánica de Fluidos y

Termodinámica - Hzch

1.6 Viscosidad de un fluido

• Mide la resistencia del fluido ante la aplicación de un esfuerzo de corte.

• Se refiere al resultado de la fricción interna originada cuando una capa de fluido se mueve respecto a otra capa paralela adyacente.



1.6 Viscosidad de un fluido

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dydv

μAF

dydv

AF

dydv

μτ

velocidad angular de deformación.

esfuerzo de corte:

dydvτ

μ

Viscosidad Absoluta


Comportamiento de los fluidos

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La viscosidad en un gas aumenta con la temperatura.

La viscosidad en un líquido disminuye.


Unidades de Viscosidad

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densidadabsolutaviscosidad

cinemáticaviscosidad

Unidades de Viscosidad Dinámica (ó Absoluta) µ:

• Poise• 1 cP = 0,01 P• 1 P = 0,1 Pa . s• 1 cP = 0,001 Pa . s

• Unidades de Viscosidad Cinemática :

• Stoke• 1 St = 1 cm2 / s• 1 cSt = 0,01 St


Índice de viscosidad en los aceites

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1.7 Presión de vapor

• La presión de vapor es la presión de la fase gaseosa o vapor de un sólido o un líquido sobre la fase líquida, para una temperatura determinada, en la que la fase líquida y el vapor se encuentran en equilibrio dinámico; su valor es independiente de las cantidades de líquido y vapor presentes mientras existan ambas.



• Los líquidos mas volátiles (éter, gasolina, acetona etc) tienen una presión de vapor saturado mas alta, por lo que este tipo de líquidos, confinados en un recipiente cerrado, mantendrán a la misma temperatura, un presión mayor que otros menos volátiles.

• Eso explica porqué, a temperatura ambiente en verano, cuando destapamos un recipiente con gasolina, notamos que hay una presión considerable en el interior, mientras que si el líquido es por ejemplo; agua, cuya presión de vapor saturado es mas baja, apenas lo notamos cuando se destapa el recipiente.



1.8 Tensión Superficial

• A nivel microscópico, la tensión superficial se debe a que las fuerzas que afectan a cada molécula son diferentes en el interior del líquido y en la superficie. Así, en el interior de un líquido cada molécula está sometida a fuerzas de atracción que en promedio se anulan.

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Esto permite que la molécula tenga una energía bastante baja.


• En la superficie hay una fuerza neta hacia el interior del líquido.

• Rigurosamente, si en el exterior del líquido se tiene un gas, existirá una mínima fuerza atractiva hacia el exterior, aunque en la realidad esta fuerza es despreciable debido a la gran diferencia de densidades entre el líquido y el gas.

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Las moléculas superficiales tienen más energía que lasinteriores.


1.9 Capilaridad

• La capilaridad es una propiedad de los líquidos que depende de su tensión superficial (la cual a su vez, depende de la cohesión o fuerza intermolecular del líquido), que le confiere la capacidad de subir o bajar por un tubo capilar.

• Cuando un líquido sube por un tubo capilar, es debido a que la fuerza intermolecular (o cohesión intermolecular) entre sus moléculas es menor a la adhesión del líquido con el material del tubo (es decir, es un líquido que moja).

• El líquido sigue subiendo hasta que la tensión superficial es equilibrada por el peso del líquido que llena el tubo. Éste es el caso del agua.



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Entre algunos materiales, como el mercurio y el vidrio, las fuerzas intermoleculares del líquido exceden a las existentes entre el líquido y el sólido, por lo que se forma un menisco convexo y la capilaridad trabaja en sentido inverso.


MODULO DE ELASTICIDAD VOLUMÉTRICO


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Ejercicios


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