Un fluido es una sustancia que puede fluir y no tiene una forma definida, sino que toma la forma de un recipiente. Los fluidos fluyen bajo la acción de la tensión tangencial o cortante sin importar cuán pequeña sea la fuerza tangencial.
Para los fluidos, consideramos la tasa de deformación en lugar de la deformación total porque el fluido se deforma continuamente siempre que se aplique una fuerza tangencial o de corte externa.
Hoy hablaremos de las propiedades de los fluidos. Las propiedades de cualquier sustancia o fluido se utilizan para definir su estado, estado, comportamiento y distinguirlo de los demás. Hay diferentes tipos de fluidos que se comportan de manera diferente en diferentes condiciones. Por ejemplo, si pone gasolina en un recipiente abierto, se evaporará repentinamente, pero el queroseno en el mismo recipiente no lo hará. Todos estos comportamientos de los fluidos se pueden describir por sus propiedades, que son conocimientos esenciales para el estudio de la mecánica de fluidos.
Los fluidos tienen diferentes propiedades que se utilizan para definir el fluido y su comportamiento en diferentes aplicaciones de fluidos.estos son
Tabla de contenido
Propiedades del fluido:
Densidad o densidad de masa:
La densidad de masa es igual al número de moléculas en una unidad de volumen de fluido. Las moléculas de todas las sustancias tienen una cierta masa. Es decir, cuanto mayor es el número de moléculas, más denso es el líquido. También conocido como peso líquido.
Matemáticamente, la densidad se define como la relación de: masa por unidad de volumenSu unidad SI es kg/. Cuando se aplica presión, la densidad del fluido aumenta con el aumento de la presión, lo que puede obligar a un gran número de moléculas a entrar en un volumen determinado. A medida que aumenta la temperatura de un fluido, su densidad disminuye.
La densidad del agua es de 1000 kg/
La densidad del mercurio es 13.6×1000kg/
La densidad del aire es de 1,2 kg/
envolver:
- La densidad de un fluido se define como la masa del fluido por unidad de volumen.
- Definido matemáticamente como la relación entre la masa y el volumen de un fluido.
- Depende de la masa y el tamaño de los átomos en el fluido. Los fluidos tienen el mismo volumen, pero diferentes masas tienen diferentes densidades.
- La unidad SI de densidad es Kg/m3. Generalmente se representa por ρ.
Gravedad específica:
la gravedad específica es una relación de la gravedad específica o densidad de masa de un fluido en relación con la gravedad específica o densidad de masa de un fluido estándarUse agua para fluido estándar líquido y aire para fluido estándar de gas.
La gravedad específica del agua a temperatura estándar es 1. La gravedad específica indica qué fluido es más pesado o más liviano que el agua. Un líquido se considera más ligero que el agua si su gravedad específica es menor que 1. Si es mayor que 1, el fluido es más pesado que el agua. La gravedad específica no tiene unidad.
envolver:
- Esta es la densidad del fluido comparada con la densidad del agua que es 1000 Kg/m3. Muestra cuán pesada es una sustancia en comparación con el agua.
- Definido matemáticamente como la relación entre la densidad del fluido y la densidad del agua.
S= (densidad del líquido)/(densidad del agua)
- Un valor de gravedad específica superior a 1 significa que el fluido es más pesado que el agua y, cuando se mezcla con agua, el fluido permanece en el fondo de la mezcla. Si la gravedad específica es menor que 1, el líquido es liviano y puede fluir sobre el agua como una mezcla.
- Es una cantidad menor que una unidad y se denota por S.
viscosidad:
La viscosidad se define como la resistencia interna que una capa de líquido ejerce sobre una capa adyacente. La razón principal de la viscosidad es la cohesión molecular para líquidos y la transferencia de momento molecular para gases. La viscosidad básicamente proporciona resistencia al movimiento, por lo que la baja viscosidad facilita el flujo.
Ley de la viscosidad de Newton– Se dice que todos estos fluidos son fluidos newtonianos donde el esfuerzo cortante es directamente proporcional a la tasa de deformación cortante.
Ʈ α du/dy o Ʈ =µ du/dy
donde μ se denomina constante de proporcionalidad, es decir, la viscosidad viscosa o dinámica, o simplemente la viscosidad del fluido. La viscosidad dinámica también se puede definir como el esfuerzo cortante requerido para producir una tasa unitaria de deformación angular.
Para los fluidos newtonianos, la viscosidad es constante con la deformación y la relación entre el esfuerzo cortante y la tasa de deformación es lineal. La unidad de viscosidad dinámica es Pa-s o Ns/m2.
Cambios de temperatura y presión: Los cambios de temperatura afectan la viscosidad tanto de los líquidos como de los gases. Para los líquidos con temperatura creciente, la razón principal de la viscosidad son los enlaces moleculares en el caso de los líquidos, y a medida que aumenta la temperatura, los enlaces moleculares entre las moléculas se rompen y la viscosidad disminuye, por lo que la viscosidad disminuye. Para los gases, la razón principal de la viscosidad son las colisiones moleculares, por lo que el aumento de la temperatura aumenta las colisiones moleculares y disminuye la viscosidad.
Las fluctuaciones de presión no tienen efecto sobre la viscosidad dinámica de líquidos y gases.
viscosidad cinemática: La relación entre la viscosidad dinámica y la densidad de masa se conoce como viscosidad cinemática. Para líquidos, exhibe resistencia a la transferencia de momento molecular o colisiones moleculares.
La dimensión de la viscosidad cinemática incluye solo magnitudes de longitud y tiempo. El nombre viscosidad cinemática se expresa como la relación entre la viscosidad cinemática y la densidad. Esto se debe a que la viscosidad cinemática se define como el estudio del movimiento sin una causa del movimiento y, por lo tanto, solo tiene longitud y tiempo.La unidad SI de viscosidad cinemática es
Cambios de temperatura y presión: Solo para líquidos, la viscosidad cinemática disminuye a medida que aumenta la temperatura. Para el gas aumenta, pero la velocidad es más rápida.
Un aumento en la presión no tiene efecto sobre la viscosidad dinámica de los líquidos, pero disminuye para los gases.
envolver:
- Propiedad de los fluidos en la que una capa de fluido que fluye con velocidad U ejerce una fuerza resistiva, conocida como viscosidad, sobre otra capa.
- Tiene la propiedad de resistir el flujo. Un fluido con alta viscosidad fluirá más lento que un fluido con baja viscosidad. Por ejemplo, el aceite tiene una viscosidad más alta que el agua.
- Los líquidos se vuelven más viscosos a medida que baja la temperatura y los gases se vuelven más viscosos a medida que aumenta la temperatura.
- Según la ley de viscosidad de Newton, el esfuerzo cortante es directamente proporcional al gradiente de velocidad. La constante de proporcionalidad se conoce como viscosidad.matemáticamente
τ = µdu/di
donde μ se conoce como la viscosidad dinámica. La unidad de viscosidad dinámica es Pa-s o Ns/m2.
- Hay dos tipos de viscosidad utilizados en mecánica de fluidos, uno conocido como viscosidad dinámica (µ) y el otro conocido como viscosidad cinemática (v). La viscosidad cinemática es la relación entre la viscosidad dinámica y la densidad de un fluido.
v = μ/ρ
- La unidad SI para la viscosidad cinemática es m2/s.
Gravedad específica:
Se define como el peso de líquido por unidad de volumen. Esta es la fuerza ejercida sobre un volumen dado de fluido por la gravedad. Su unidad SI es la fuerza por unidad de volumen, o N/m3.
Debido a la gravedad, ya que la densidad es una cantidad absoluta con respecto a la ubicación y el peso específico/la densidad del peso es una cantidad variable con respecto a la ubicación..
envolver:
- Se define como el peso de líquido por unidad de volumen.
- Definido matemáticamente como la relación entre el peso y el volumen de un líquido.
w= (peso del líquido)/(volumen del líquido)
También se puede expresar como:
w = r*g
- La unidad SI para la gravedad específica es N/m3.
Volumen específico:
El volumen específico de un fluido es el volumen de fluido por unidad de peso. Es el recíproco de la densidad de peso. Su unidad SI es metros cúbicos/newton, o .
Para flujos de gas, el volumen específico se define como el volumen de fluido por unidad de masa. En este caso es el recíproco de la densidad de masa y sus unidades SI son metros cúbicos por kilogramo.
envolver:
- Es el recíproco de la densidad y se puede decir que es el volumen de fluido por unidad de masa.
Volumen específico = (Volumen de fluido) / (Masa de fluido)
- La unidad SI para el volumen específico es m3/Kg.
Presión de vapor:
La presión que ejercen las moléculas de vapor sobre la superficie del líquido cuando ambas están en equilibrio de fase o saturadas entre sí se conoce como presión de vapor. Por ejemplo, considere un recipiente cerrado parcialmente lleno de líquido. Las moléculas en la superficie del fluido están en un estado altamente excitado y, al quitarles energía, estas moléculas comienzan a evaporarse. El aire sobre el líquido está saturado. En la saturación, el número de moléculas que abandonan la superficie del líquido al evaporarse es igual al número de moléculas que caen a la superficie después de la condensación. A medida que aumenta la temperatura, también lo hace la presión de vapor. Los líquidos altamente volátiles tienen una alta presión de vapor a una temperatura determinada. Mercurio tiene la presión de vapor más baja debido a su fuerte fuerza de unión. Por lo tanto, el mercurio se usa predominantemente en manómetros.
envolver:
- La presión ejercida por un vapor en equilibrio de fase con un líquido a una temperatura dada se conoce como presión de vapor.
- La presión de vapor de un fluido aumenta al aumentar la temperatura.
- Cuando la presión de un líquido cae por debajo de su presión de vapor a cierta temperatura, el líquido comienza a evaporarse. La gasolina tiene una presión de vapor alta en relación con la presión atmosférica, por lo que el agua no se evapora, pero comienza a evaporarse.
Todas las moléculas en la superficie del líquido experimentan un tirón neto hacia adentro debido a la tensión superficial conocida como tensión superficial. La tensión superficial se debe a la cohesión entre las partículas líquidas en la superficie. La magnitud de la reducción de la tensión superficial del líquido disminuye al aumentar la temperatura. La tensión superficial se ve comúnmente cuando un líquido entra en contacto con el aire.
Hay una gran cantidad de moléculas en la superficie, todas las cuales están en tensión, y para estas vemos una película en la superficie del fluido que puede soportar pequeñas cargas como insectos o pequeñas agujas. La tensión superficial se da como la fuerza lineal con la fuerza que actúa perpendicular a esta línea en el plano de la superficie, o la fuerza que actúa por unidad de longitud. Su unidad SI es N/m.
Los efectos de la tensión superficial se ven fácilmente en gotas, chorros de líquido y pompas de jabón. Cuando la gota se separa de la fuente, asume la forma de una esfera. La tensión superficial trata de minimizar el área superficial, mientras que la presión resiste esto. La disminución del área superficial aumenta la presión dentro de la gota y continúa aumentando hasta que ambas alcanzan el equilibrio. De esta manera, las gotas son esféricas con un área de superficie mínima.
Los detergentes se utilizan en el lavado de ropa para bajar la tensión superficial y romper la película líquida, permitiendo que las partículas de suciedad salgan más fácilmente.
Acción capilar:
Se define como el ascenso o descenso de un líquido cuando se inserta un tubo de vidrio de pequeño diámetro en el líquido. Si las moléculas del líquido son más adhesivas que cohesivas, mojarán la superficie sólida y provocarán una acción capilar. Ejemplo: Agua en un tubo de vidrio. El ángulo de contacto durante la acción capilar es inferior a 90 grados. Por otro lado, si la cohesión domina en el líquido, el líquido no mojará la superficie sólida. Esto reduce la acción capilar. Ejemplo: Mercurio en un tubo de vidrio. El ángulo de contacto en este caso supera los 90 grados.
Aumente el diámetro del tubo para ignorar los efectos de la capilaridad. Esto se debe a que el ascenso capilar es inversamente proporcional al diámetro del tubo.
Hoy hablamos de las propiedades de los fluidos. Si tienes dudas sobre estas propiedades, pregúntalas en los comentarios. Si te ha gustado este artículo, no olvides compartirlo en tus redes sociales. Suscríbase a nuestro sitio web para obtener más artículos informativos. gracias por leer.