Propiedades de los Fluidos: Una Guía Completa
Introducción
Un fluido es cualquier sustancia que presenta la propiedad de que una porción de la misma puede desplazarse respecto a otra; o sea, que puede fluir, venciendo las fuerzas de atracción entre las moléculas. Se caracterizan por carecer de elasticidad de forma, adoptando la del recipiente que los contiene.
Tensión Superficial
Las fuerzas atractivas entre las moléculas de la superficie de un líquido, por unidad de longitud, es lo que se denomina tensión superficial. Una molécula en la superficie de un líquido estará sometida a las atracciones del propio líquido que actúan en una semiesfera de acción, con una resultante vertical hacia abajo, y unas fuerzas superficiales que se compensan.
Debido a la tensión superficial, la superficie de los líquidos se presenta como si fuera una membrana elástica resistente a la ruptura. La tensión superficial se opone al aumento de la superficie del líquido.
Capilaridad
Cuando introducimos un tubo de pequeño diámetro en agua u otro líquido que moje, se observa que este sube por el interior del tubo hasta una altura h (fórmula). Esta expresión representa la ley de Jurin, que dice que los ascensos o descensos de los líquidos por tubos capilares son inversamente proporcionales a los radios de los tubos y a la densidad del líquido, y proporcionales a la tensión superficial y al coseno del ángulo de contacto.
La superficie de separación de dos cuerpos presenta siempre propiedades peculiares, porque las moléculas de ambos no se encuentran en las mismas condiciones que las alojadas en sus masas respectivas. Por eso, esta superficie común debe ser el asiento de fenómenos de carácter especial, que se hacen muy evidentes y manifiestos cuando alguno de los cuerpos en contacto es un fluido, pues, en virtud de su deformabilidad, cualquier asimetría en las acciones da lugar a cambios de forma capaces de denunciar la existencia de las causas que los producen.
Se llaman fenómenos capilares los que se presentan en las superficies, líneas y puntos de contacto de un líquido con otro cuerpo cualquiera. Este nombre tiene su origen en el hecho de que los fenómenos son muy evidentes cuando se dispone de un líquido en un tubo de pequeño diámetro, es decir, cuanto más se asemeje el tubo a un cabello, cuyo nombre en latín es capillus. La parte de la física que estudia los fenómenos capilares se llama capilaridad.
Vasos Comunicantes
Cuando dos o más depósitos de forma cualquiera comunican entre sí por la parte inferior y se llena el conjunto con un líquido, si este está en equilibrio, alcanza en todos la misma altura.
Principio de Arquímedes
El empuje de los líquidos es un fenómeno conocido: un cuerpo sumergido en agua parece pesar menos que en aire, y un cuerpo cuya densidad media es menor que la del fluido en el que está inmerso puede flotar en él. Ejemplos: el cuerpo humano en el agua o un globo de helio en el aire.
El principio afirma que cuando un cuerpo está sumergido en un fluido, este ejerce sobre el cuerpo una fuerza hacia arriba igual al peso del fluido desalojado por él.
Teorema de Bernoulli
Constituye una relación fundamental en la mecánica de fluidos, y al igual que las restantes ecuaciones en la fluidodinámica, puede deducirse de las leyes fundamentales de la mecánica de Newton.
Aplicaciones
:efecto venturi:establece q cuando un fluido aumenta su v sin variar de nivel su presión disminuye.Tubo de pitot:este dispositivo se usa xa medir la v d los fluidos;e el caso d liqs,consta d un tubo acodado en ang recto con una d sus aberturas frente a la corriente;debido a la P cinetica del liq,este se eleva en el tubo hasta una cierta altura h.Teorema Torricelli:se refiere a la v d salida d un liq x un orificio practicado en una pared delgada dl recipiente q lo contiene y es una imxtante consecuencia del teorema d Bernoulli.Viscosidad:rozamiento interno q experimentan 2capas liquidas cuando resbalan una sobre otra.hay otra forma d expresar la viscosidad,q s x la viscosidad relat,se entiende x tal num q expresa cuantas veces es mas viscoso el liq ensayado q el agua pura a 20ºC.es la responsable d q en las conducciones haya perdidas d E.mecanica x transformación en calor.Regimen laminar:esta caracterizado x el hecho d q en una sección normal a la corriente exisre una variación d v,motivada x el efecto d la viscosidad.como consecuencia,d la perdida energética correspondiente,la P del fluido tiene necesariamente q disminuir a lo largo d una tubería horizontal.Regimen turbulento(num Reynolds):cuando la v del fluido es tan elevada q se forma en su seno remolinos,se dice q el régimen es turbulento;su origen radica en la viscosidad dl fluido,ya q si la diferencia d v entre 2laminas s muy elevada,al deslizar una sobre otra,la F.roz obliga a voltear sobre si misma la superficie d contacto entre ambos,dando lugar asi a la formación d remolinos,q se forman como si la capa mas rápida sacara virutas d la mas lenta.Ley Poiseuille:sabemos q la viscosidad s el roz interno entre las capas d fluido.A causa d la viscosidad,es necesario ejercer una F xa obligar a una capa d fluido a deslizar sobre otra.Tuberias en serie:se instalan una a continuación d la otra y el caudal circulante es el mismo en todas ellas.Tuberias en paralelo:parten d un mismo pto xa,después d un determinado recorrido,unirse en un pto alejado del primero;el caudal circulante se reparte entre los distintos ramales q forman el tramo en paralelo.