Módulo IIMódulo IIClase introductoriaClase introductoria

ESTADOS DE LA MATERIAESTADOS 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

según cómo se aplica

CONSTANTE FÍSICACONSTANTE FÍSICA

propiedad física cuantificable en condiciones experimentales bien

definidas.

A su vez, puedenseguir una función

con respecto a alguna variable experimental

(P, T, etc)

densidadviscosidadtensión superficialíndice de refracciónpunto de fusión

Trabajos prácticos de Módulo II

DENSIDAD VISCOSIDAD

MÉTODOS PARA DETERMINAR LAS CONSTANTES

TENSIÓN SUPERFICIAL

Métodos para medir DENSIDAD

LÍQUIDO SÓLIDO

BMW PICNOMETRÍAAREOMETRÍA

Fundamentos-procedimientos-expresión de resultados

MÉTODOS PARA DETERMINAR el coeficiente de TENSIÓN SUPERFICIAL

Tensiómetro deLecompte Du Nöuy

Estalagmometría

Fundamentos-procedimientos-expresión de resultados

MÉTODOS PARA DETERMINAR el coeficiente de VISCOSIDAD

VISCOSIMETROCAPILAR

METODO deSTOKES

Fundamentos-procedimientos-expresión de resultados

REPASO

MECÁNICA DE FLUIDOS

HIDROSTÁTICA

PRESIÓN

P = F cos α / A

Unidades:

[P] = N / m2 (pascal)

[P] = dyn / cm2 (baria)

A

F

α

PRESIÓN =A

F

45º

¿CUÁNTO VALE EN CADA CASO?

F

F

F

VARIACIÓN de la PRESIÓN con la ALTURA

P = P0 + h

Presión a una profundidad h

PRESIÓNPRESIÓN HIDROSTÁTICAHIDROSTÁTICA

¿CUÁNTO VALE LA PRESIÓN EN EL FONDO EN CADA CASO?

1 m

10 cm

1 m

1 m

1 m

10 cm

2 m

P = h 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”)

Patm= Hg h Hg = 13,6 g/cm3 . 980 cm/s2 . 76cm =

= 1,01293 106 dina/cm2 = 101.293 N/m2 = 101.293 Pa = 1 atm

PatmVacìo Vacio

Manómetro de tubo abierto

P=Patm+.h

Manómetro de tubo cerrado

P=. h

Barómetro de Fortín

Patm=.h

PresiónP

PresiónP hh

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.S1= 2.S2 Q = S . = cte.

dm1 dm2

dt dt=

dr. S1.1 dr. S2. 2

dt dt=

S1

S2

1= 2 si el fluido es incompresible

FLUIDOS IDEALES

Ecuación de BernoulliEcuación de Bernoulli

Analicemos la energía en las situaciones 1 y 2Analicemos la energía en las situaciones 1 y 2

P1 -

TEOREMA DE BERNOULLI

SE BASA EN LA LEY DE CONSERVACION DE LA ENERGIA APLICADA A FUIDOS

khgvP 22

1

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

Planosparalelos

VISCOSIDADRESISTENCIA INTERNA A FLUIR

TENSIÓN CORTANTEFUERZA DE

FRICCION INTERNO

MOVIMIENTO DE CAPASO 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

P1 + ½. .12 + .h1 = P2 + ½. .2

2 + .h2 + WFR

/ Vol

P1 + ½..12 + .h1 > P2 + ½..2

2 + .h2

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:

FP= (P1-P2).S FF= -.A. ddr

(P1-P2).S = -.A. ddr

RESOLVIENDO LA ECUACIÓN DIFERENCIAL Y TENIENDO

EN CUENTA LA ECUACIÓN DE CONTINUIDAD

P..r4

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

VC=2000. .D

REGIMEN VELOCIDAD REYNOLDS

LAMINAR V < VC < 2000

INESTABLE V ~ VC 2000 – 3000

TURBULENTO V > VC > 3000

TEOREMA DE BERNOULLI

SE BASABA EN LA LEY DE CONSERVACIÓN DE LA ENERGÍA APLICADA A FUIDOS IDEALES

ENERGÍA ACUMULADA

COMO PRESIÓN

khgvP 22

1

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

P2 + ½. .22 + .h2 + WFR/Vol E