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4.1 Propiedades de líquidos

Introducción

El líquido es un estado de agregación de la materia en forma de fluido alta-mente incompresible (lo que significa que su volumen es, muy aproximadamente,constante en un rango grande de presión).

Los líquidos están formados por sustancias en un estado de la materia inter-medio entre sólido y gaseoso. Las moléculas de los líquidos no están tan próximascomo las de los sólidos, pero están menos separadas que las de los gases. Lasmoléculas en el estado líquido ocupan posiciones al azar que varían con el tiem-po. Las distancias intermoleculares son constantes dentro de un estrecho margen.En algunos líquidos, las moléculas tienen una orientación preferente, lo que haceque el líquido presente propiedades anisótropas (propiedades, como el índice derefracción, que varían según la dirección dentro del material).

Los líquidos presentan tensión superficial y capilaridad, generalmente se dila-tan cuando se incrementa su temperatura y pierden volumen cuando se enfrían,aunque sometidos a compresión su volumen es muy poco variable a diferencia delo que sucede con otros fluidos como los gases. Los objetos inmersos en algúnlíquido son sujetos a un fenómeno conocido como flotabilidad.

Su forma es esférica si sobre él no actúa ninguna fuerza externa. Por ejemplo,una gota de agua en caída libre toma la forma esférica.

Como fluido sujeto a la fuerza de la gravedad, la forma de un líquido quedadefinida por su contenedor. En un líquido sujeto a la gravedad en cualquier puntode su seno existe una presión de igual magnitud hacia todos los lados, tal comoestablece el principio de Pascal. Si un líquido se encuentra en reposo, la presiónen cualquier punto del mismo viene dada por:

p = ρgz.

Donde ρ es la densidad del líquido, g es la aceleración gravitatoria (9.8 m/s2) y z

es la distancia del punto considerado a la superficie libre del líquido en reposo.

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Cambios de estado

En condiciones apropiadas de temperatura y presión, la mayoría de las sus-tancias pueden existir en estado líquido. Cuando un líquido sobrepasa su puntode ebullición cambia su estado a gaseoso, y cuando alcanza su punto de congela-ción cambia a sólido. Aunque a presión atmosférica, sin embargo, algunos sólidosse subliman al calentarse; es decir, pasan directamente del estado sólido al esta-do gaseoso. La densidad de los líquidos suele ser algo menor que la densidad dela misma sustancia en estado sólido. Algunas sustancias, como el agua, son másdensas en estado líquido.

Por medio de la destilación fraccionada, los líquidos pueden separarse de entresí al evaporarse cada uno al alcanzar sus respectivos puntos de ebullición. Lacohesión entre las moléculas de un líquido no es lo suficientemente fuerte por loque las moléculas superficiales se pueden evaporar.

Propiedades

Viscosidad

Los líquidos se caracterizan por una resistencia al fluir llamada viscosidad.Eso significa que para mantener la velocidad en un líquido es necesario aplicaruna fuerza, y si dicha fuerza cesa el movimiento del fluido eventualmente cesa.

La viscosidad de un líquido crece al aumentar el número de moles y disminuyeal crecer la temperatura. La viscosidad también está relacionada con la comple-jidad de las moléculas que constituyen el líquido: es baja en los gases inerteslicuados y alta en los aceites pesados. Es una propiedad característica de todofluido (líquidos o gases).

La viscosidad es una medida de la resistencia al desplazamiento de un fluidocuando existe una diferencia de presión. Cuando un líquido o un gas fluyen sesupone la existencia de una capa estacionaria, de líquido o gas, adherida sobre lasuperficie del material a través del cual se presenta el flujo. La segunda capa rozacon la adherida superficialmente y ésta segunda con una tercera y así sucesiva-mente. Este roce entre las capas sucesivas es el responsable de la oposición al flujoo sea el responsable de la viscosidad.

La viscosidad se mide en poises, siendo un poise la viscosidad de un líquido enel que para deslizar una capa de un centímetro cuadrado de área a la velocidadde 1 cm/s respecto a otra estacionaria situado a 1 cm de distancia fuese necesariala fuerza de una dina.

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La viscosidad suele decrecer en los líquidos al aumentar la temperatura, aunquealgunos pocos líquidos presentan un aumento de viscosidad cuando se calientan.Para los gases la viscosidad aumenta al aumentar la temperatura.

La viscosidad de un líquido se determina por medio de un viscosímetro. Estedetermina la viscosidad relativa, es decir, conociendo la viscosidad de un líquidopatrón (generalmente agua) se obtiene la viscosidad del líquido en cuestión.

Fluidez

La fluidez es una característica de los líquidos y/o gases que les confiere lahabilidad de poder pasar por cualquier orificio o agujero por más pequeño que sea,siempre que esté a un mismo o inferior nivel del recipiente en el que se encuentren(el líquido y el gas), a diferencia del restante estado de agregación conocido comosólido. Fluidez es el opuesto de viscosidad, ambas se relacionan con la temperaturay la presión. A mayor temperatura más fluidez tiene un líquido y menos fluideztiene un gas.

Presión de vapor

La presión de vapor es la presión de un vapor en equilibrio con su fase líquida ysólo depende de la temperatura; su valor a una temperatura dada es una propiedadcaracterística de cada líquido. También lo son el punto de ebullición, el punto desolidificación y el calor de vaporización.

En ciertas condiciones, un líquido puede calentarse por encima de su puntode ebullición; los líquidos en ese estado se denominan sobrecalentados. Tambiénes posible enfriar un líquido por debajo de su punto de congelación y entonces sedenomina líquido subenfriado.

Otras propiedades

1. Cohesión: fuerza de atracción entre moléculas iguales

2. Adhesión: fuerza de atracción entre moléculas diferentes.

3. Tensión superficial: fuerza que se manifiesta en la superficie de un líquido,por medio de la cual la capa exterior del líquido tiende a contener el volumende este dentro de una mínima superficie.

4. Capilaridad: facilidad que tienen los líquidos para subir por tubos de diáme-tros pequeñísimos (capilares) donde la fuerza de cohesión es superada porla fuerza de adhesión.

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