UNIDAD III TIPOS DE FLUIDOS La presión debe 1

FLUIDOS Un fluido es una sustancia que se deforma continuamente con el tiempo ante la aplicación de una tensión tangencial sin importar la magnitud de esta. 2

CARACTERÍSTICAS La posición relativa de sus moléculas puede cambiar continuamente. Todos los fluidos son compresibles en cierto grado. No obstante, los líquidos son mucho menos compresibles que los gases. Tienen viscosidad, aunque la viscosidad en los gases es mucho menor que en los líquidos. 3

Fludos cuya viscosidad se considera constante en el tiempo. FLUIDOS Newtonianos Fludos cuya viscosidad se considera constante en el tiempo. Gas, Gasolina, Agua, Mercurio, Alcohol No Newtonianos Fluidos cuya viscosidad no se considera constante en el tiempo. Betún, masa panadería, nylon, plastilina.

ESTADO LÍQUIDO

LÍQUIDOS Las características que hacen diferente a un líquido de otro dependen de las fuerzas de atracción entre las partículas que los forman, con lo que estas propiedades son muy variables de un líquido a otro.

Propiedades de los líquidos Viscosidad Resistencia a fluir Tensión superficial Fuerza necesaria para disminuir la superficie de un líquido Capilaridad Comparación de las fuerzas de adhesión con fuerzas de cohesión. Evaporación Paso de algunas moléculas del estado líquido al estado gaseoso. Presión de vapor Fuerza que ejercen las moléculas en fase vapor en un recipiente cerrado. Punto de Ebullición Temperatura en que la presión de vapor de un líquido iguala a la presión externa. Punto de Ebullición Normal Temperatura en que la presión de vapor de un líquido iguala a la presión externa siendo esta igual a 1atm.

VISCOSIDAD Resistencia de un fluido a fluir. 8

VISCOSIDAD La viscosidad disminuye al aumentar la temperatura. La unidad para la viscosidad en el sistema cgs es el poise (1p=1gcm-1=0.1Nsm-2) En el SI la unidad es el Pascal por segundo (1Pa s = 1 Nsm-2 = 1 kgm-1s-1 = 10p). El coeficiente de viscosidad se mide por lo general con el viscosímetro de Ostwalt o con el viscosímetro de esfera descendente 9

VISCOSIDAD 10

VISCOSIDAD La gravedad API, de sus siglas en inglés American Petroleum Institute, es una medida de densidad que describe cuán pesado o liviano es el petróleo comparándolo con el agua. Normalmente se habla de viscosidad ISO para aceites industriales y viscosidad SAE para aceites automotriz. SAE significa la viscosidad de un aceite a una temperatura específica; asignado por la Sociedad de Ingenieros Automotrices. 11

PROBLEMAS Se calibró un viscosímetro de Ostwald utilizando agua a 25ºC ( μ=8.9x10-4 Pas y ρ=1x103 kg/m3). A - 193ºC se utilizó el mismo viscosímetro para determinar la viscosidad del aire líquido (ρ=0.92x103 kg/m3). Suponiendo t1/t0 = 0.193, hallar μ1. Un balín de acero (ρ = 7.8x103 kg/m3) se hundió en agua y champú comercial en 1s y 7s respectivamente. Como las densidades del agua y del champú son 1x103 y 1.03x103 kg/m3 , respectivamente, ¿qué tan grande es la viscosidad del champú con respecto a la del agua? 12

TENSIÓN SUPERFICIAL Cantidad de energía necesaria para aumentar su superficie por unidad de área. La unidad SI para la tensión superficial es N/m (1N/m=1 J/m2). La unidad frecuentemente utilizada en el sitema cgs es dina/cm (1N/m=103 dina/cm) La tensión superficial es medida mediante el método del tubo capilar, el líquido en el tubo de radio r ascenderá una distancia h. 13

TENSIÓN SUPERFICIAL 14

TENSIÓN SUPERFICIAL La forma como depende la tensión superficial de un líquido de los cambios de temperatura esta dada por: n es una constante, T/Tc es Tr y γ0 es una constante para un líquido dado 15

PROBLEMA La tensión superficial del agua a 20ºC es de 72.75x10-3 N/m. Una solución de etanol a 33.24% tiene γ=33.24x10-3 N/m a la misma temperatura. Se sabe que ρ=0.9614x103 kg/m3 para la solución y 0.9982x103 kg/m3 para el agua. ¿Cuánto menor será el ascenso de la solución de alcohol en el mismo tubo capilar? 16

PROBLEMA La temperatura crítica del agua es de 374.1ºC. Determine η y γ0 para el agua usando los siguientes datos. T (ºC) 10 20 30 40 50 γ (10-3 N/m) 74.22 72.75 71.18 69.56 67.91 17

PRESIÓN DE VAPOR También llamada presión de saturación, es la presión a una temperatura donde una sustancia en la fase líquida y su vapor se encuentran en equilibrio dinámico. Este fenómeno también se puede llevar a cabo entre un sólido que se sublima. 18

PRESIÓN DE VAPOR La relación entre la presión de vapor y la temperatura está dada por una ecuación llamada ecuación de Clausius-Clapeyron. Entalpía de vaporización es la cantidad de calor necesario para evaporar un mol de sustancia. Es característica de cada sustancia. 19

PRESIÓN DE VAPOR Integrando la ecuación anterior. 20

PRESIÓN DE VAPOR PROBLEMA Determine la entalpía de vaporización para el agua a 25ºC, a partir de los siguientes datos de presión de vapor. T(ºC) 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 P (torr) 17.535 18.65 19.827 21.068 22.377 23.756 25.209 26.739 28.349 30.043 31.824 La presión debe estar en mmHg, 1mmHg=Torr 21