Módulo II Clase introductoria

ESTADOS DE LA MATERIA SÓLIDOS LÍQUIDOS GASES FLUIDOS: ¿POR QUÉ?

SÓLIDOS: forma y volumen propios ante la aplicación de una fuerza externa: –se mueven –se deforman FLUIDOS: forma del recipiente que los contiene ante la aplicación de una presión externa: –se mueve  FLUYE –su superficie puede deformarse según cómo se aplica

CONSTANTE FÍSICA propiedad física cuantificable en condiciones experimentales bien definidas. A su vez, pueden seguir una función con respecto a alguna variable experimental (P, T, etc) densidad viscosidad tensión superficial índice de refracción punto de fusión

Trabajos prácticos de Módulo II DENSIDADVISCOSIDAD MÉTODOS PARA DETERMINAR LAS CONSTANTES TENSIÓN SUPERFICIAL

Métodos para medir DENSIDAD LÍQUIDOSÓLIDO BMWPICNOMETRÍAAREOMETRÍA Fundamentos-procedimientos-expresión de resultados

MÉTODOS PARA DETERMINAR el coeficiente de TENSIÓN SUPERFICIAL Tensiómetro de Lecompte Du Nöuy Estalagmometría Fundamentos-procedimientos-expresión de resultados

MÉTODOS PARA DETERMINAR el coeficiente de VISCOSIDAD VISCOSIMETRO CAPILAR METODO de STOKES Fundamentos-procedimientos-expresión de resultados

REPASO MECÁNICA DE FLUIDOS

HIDROSTÁTICA

PRESIÓN P = F cos α / A Unidades: [P] = N / m 2 (pascal) [P] = dyn / cm 2 (baria) A F α

PRESIÓN = A FF 45º ¿CUÁNTO VALE EN CADA CASO? F F F

VARIACIÓN de la PRESIÓN con la ALTURA P = P 0 +  h Presión a una profundidad h

PRESIÓN HIDROSTÁTICA ¿CUÁNTO VALE LA PRESIÓN EN EL FONDO EN CADA CASO? 1 m 10 cm 1 m 10 cm 2 m P = h * 

PRINCIPIO de PASCAL

Presión atmosférica: es la que ejerce la atmósfera o aire sobre la Tierra es el peso de la masa de aire por unidad de superficie

Experiencia de Torricelli ¿Por qué el mercurio no descendió más?

Presión atmosférica normal: es equivalente a la ejercida por una columna de mercurio de 76 cm de altura a 0ºC y a nivel del mar a 45 º de latitud ( eso implica g “normal”) P atm =  Hg h Hg = 13,6 g/cm cm/s 2. 76cm = = 1, dina/cm 2 = N/m 2 = Pa = 1 atm

P atm Vacìo Vacio Manómetro de tubo abierto P=P atm + .  h Manómetro de tubo cerrado P= .  h Barómetro de Fortín P atm = .h Presión P Presión P h h h Referencia Escala MEDICIÓN DE PRESIÓN

La presión atmosférica ha sido determinada en más de un kilo por centímetro cuadrado de superficie pero, sin embargo, no lo notarnos (motivo por el cual, por miles de años, los hombres consideraron al aire sin peso). ¿Cómo es que los animales y las personas que están en la Tierra pueden soportar tamaña presión?

El aire ejerce su presión en todas direcciones (como todos los fluidos y los gases), pero los líquidos internos de todos esos seres ejercen una presión que equilibra la presión exterior

HIDRODINÁMICA

DEFINICIONES ES LA TRAYECTORIA DE UNA PARTICULA QUE SE MUEVE CON REGIMEN ESTABLE E IRROTACIONAL. ES PARALELA A LA VELOCIDAD EN CADA PUNTO REGION DEL FLUIDO LIMITADO POR LINEAS DE CORRIENTE TUBO DEL FLUJO LINEAS DE CORRIENTES

ECUACIÓN DE CONTINUIDAD POR LA LEY DE CONSERVACION DE LAS MASAS: 1.S 1 = 2.S 2 Q = S. = cte. dm 1 dm 2 dt = dr. S 1.  1 dr. S 2.  2 dt = S1S1 S2S2  1 =  2 si el fluido es incompresible

FLUIDOS IDEALES

Ecuación de Bernoulli

Analicemos la energía en las situaciones 1 y 2

P 1 -

TEOREMA DE BERNOULLI SE BASA EN LA LEY DE CONSERVACION DE LA ENERGIA APLICADA A FUIDOS CADA TERMINO DE LA ECUACION REPRESENTAN UNA FORMA DE ENERGÍA DEL FLUIDO EXPRESADA POR UNIDAD DE VOLUMEN ENERGÍA ACUMULADA COMO PRESIÓN ENERGÍA CINÉTICA ENERGÍA POTENCIAL GRAVITATORIA ENERGÍA TOTAL DEL SISTEMA

FLUIDOS REALES

Planos paralelos VISCOSIDAD RESISTENCIA INTERNA A FLUIR TENSIÓN CORTANTE FUERZA DE FRICCION INTERNO MOVIMIENTO DE CAPAS O FLUJO LAMINAR

FLUIDOS NEWTONIANOS LA VISCOSIDAD DEPENDE DEL GRADIENTE DE LA VELOCIDAD FLUIDOS NO NEWTONIANOS  = COEFICIENTE DE VISCOSIDAD ABSOLUTO

PARÁMETROS QUE INFLUYEN EN LA VISCOSIDAD FLUIDOS NEWTONIANOS FLUIDOS NO NEWTONIANOS Tipos de líquidos Temperatura Presión Tipos de líquidos Temperatura Presión Gradiente de Velocidad Tiempo de cizallamiento

PUES HAY PÉRDIDA DE ENERGÍA POR FRICCIÓN P 1 + ½.  .h 1 = P 2 + ½.  .h 2 + W FR / Vol P 1 + ½.  .h 1 > P 2 + ½.  .h 2 FLUIDO VISCOSO NO SE CONSERVA LA ENERGÍA MECÁNICA

1 2 FLUIDO VISCOSO ¿Qué término de la Ecuación de Bernoulli disminuye en el punto 2 respecto del punto 1: ¿POR QUÉ? a) ½. . 2 b) h.  c) P

FLUIDOS REALES: PÉRDIDA de CARGA Fluido ideal Fluido viscoso (real)

LEY DE POISEUILLE FUERZAS POR PRESIÓN FUERZAS DE ROZAMIENTO EN UN TUBO POR EL QUE CIRCULA UN LÍQUIDO VISCOSO A VELOCIDAD CONSTANTE ACTUAN: F P = (P 1 -P 2 ).S F F = - .A. d dr (P 1 -P 2 ).S = - .A. d dr RESOLVIENDO LA ECUACIÓN DIFERENCIAL Y TENIENDO EN CUENTA LA ECUACIÓN DE CONTINUIDAD  P. .r 4 8.l.  Q=

VELOCIDAD CRITICA NÚMERO DE REYNOLDS ES LA VELOCIAD A PARTIR DE LA CUAL EL REGIMEN DEJA DE SER LAMINAR Y PARA A SER TURBULENTO R= .D.  ES UN NÚMERO ADIMENSIONAL QUE INDICA SI EL REGIMEN ES LAMINAR O TURBULENTO V C =2000.  .D

REGIMENVELOCIDADREYNOLDS LAMINARV < V C < 2000 INESTABLEV ~ V C 2000 – 3000 TURBULENTOV > V C > 3000

TEOREMA DE BERNOULLI SE BASABA EN LA LEY DE CONSERVACIÓN DE LA ENERGÍA APLICADA A FUIDOS IDEALES ENERGÍA ACUMULADA COMO PRESIÓN PARA FLUIDOS REALES AGREGAMOS AHORA ELTÉRMINO QUE REPRESENTA LA ENERGÍA DEL FLUIDO PÉRDIDA POR ROZAMIENTO EXPRESADA POR UNIDAD DE VOLUMEN ENERGÍA CINÉTICA ENERGÍA POTENCIAL GRAVITATORIA ENERGÍA TOTAL DEL SISTEMA P 2 + ½.  .h 2 + WF R /Vol E