Proceso del Estado Líquido:

1. Características Generales:

Un líquido está formado por moléculas que están en movimiento constante y desordenado, y cada una de ellas choca miles de millones de veces en un lapso muy pequeño. Pero, las intensas fuerzas de atracción entre cada molécula, o enlaces de hidrogeno llamados dipolo-dipolo, eluden el movimiento libre, además de producir una cercanía menor que en la que existe en un gas entre sus moléculas.

Además de esto, los líquidos presentan características que los colocan entre el estado gaseoso completamente caótico y desordenado, y por otra parte al estado sólido de un liquido (congelado) se le llama ordenado. Por lo tanto podemos mencionar los tres estados del agua (liquido universal), sólido, gaseoso y liquido.

De lo cual concluimos a las siguientes características:

Tienen volumen constante. Son incomprensibles. Tienen fuerte fricción interna que se conoce con el nombre de viscosidad.

2. Densidad y Peso Específico:

densidad.- la densidad de una muestra se define como la masa de unidad de volumen. La densidad se puede emplear para distinguir entre dos sustancias. Se suele expresarse en g/cm3 o g/ml.

densidad = mas

Volumen

Sustancia Densidad en kg/m3 Densidad en g/c.c.

Agua 1000 1

Aceite 920 0,92

Gasolina 680 0,68

Plomo 11300 11,3

Acero 7800 7,8

Mercurio 13600 13,6

Madera 900 0,9

Aire 1,3 0,0013

Butano 2,6 0,026

Dióxido de carbono 1,8 0,018

peso Específico (Gravedad Específica).- Es la relación de su densidad a la densidad del agua a una determinada temperatura de referencia.

Peso específico = densidad del líquid

densidad del agua

3. Presión de Vapor:

La presión parcial de las moléculas de vapor por encima de la superficie de un líquido es la presión de vapor, lo cual se debe a los impactos de sus moléculas contra las superficies que confinan al gas y como la superficie del líquido constituye una de las paredes que limitan al vapor, habrá también una serie continua de impactos contra esta superficie por las moléculas en estado gaseoso.

4. Tensión de Vapor:

La presión ejercida por el vapor en tal condición de equilibrio (aumento o disminución de velocidad de condensación), se llama tensión de vapor del líquido. Todos los materiales, sean líquidos o sólidos, presentan tensiones de vapor definidas, con valores grandes, pequeños o muy pequeños, cualquiera que sea la temperatura de la sustancia. La magnitud de la tensión de vapor no depende de las cantidades del líquido y del vapor.

El factor más importante que determina la magnitud de la presión de vapor al equilibrio o tensión de vapor del líquido, lo constituye la propia naturaleza del líquido, la tensión de vapor depende exclusivamente sobre los valores de las fuerzas atractivas entre las moléculas.

Tensión de Vapor de algunos Líquidos

(expresadas en torr)

Temperatura, ºC

Agua

H2O

Etanol

C2H5OH

Tetracloruro de Carbono

CCl4

Acetona

CH3COCH3

Éter

Etílico

(C2H5)2O

0 4.579 12.2 33 . . . . . . . 185.3

10 9.209 23.6 56 115.6 291.7

20 17.535 43.9 91 184.8 442.2

30 31.824 78.8 143 282.7 647.3

40 55.324 135.3 216 421.5 1.212 atm

50 92.51 222.2 317 612.6 1.680

60 149.38 352.7 451 1.14 atm 2.275

70 233.7 542.5 622 1.58 3.021

80 355.1 1.069 atm 843 2.12 3.939

90 525.8 1.562 1122 2.81 5.054

100 760.0 2.228 1463 3.67 6.394

5. Humedad:

La humedad atmosférica es la cantidad de vapor de agua existente en el aire. Depende de la temperatura, de forma que resulta mucho más elevada en las masas de aire caliente que en las de aire frío. Se mide mediante un aparato denominado higrómetro, y se expresa mediante los conceptos de humedad absoluta, específica, o relativa del aire.La humedad absoluta es la masa total de agua existente en el aire por unidad de volumen, y se expresa en gramos por metro cúbico de aire. La humedad atmosférica terrestre presenta grandes fluctuaciones temporales y espaciales.La humedad específica mide la masa de agua que se encuentra en estado gaseoso en un kilogramo de aire húmedo, y se expresa en gramos por kilogramo de aire.La humedad relativa del aire es la relación porcentual entre la cantidad de vapor de agua real que existe en la atmósfera y la máxima que podría contener a idéntica temperatura.La fuente principal de la humedad del aire es la superficie de los océanos, de donde se evapora el agua de forma constante. Pero también contribuyen a su formación los lagos, glaciares, ríos, superficies nevadas, la evapotranspiración del suelo, las plantas y los animales.La humedad absoluta y la específica aumentan paralelamente a la temperatura, mientras que la variación de la humedad relativa es inversamente proporcional a la temperatura, al menos en las capas bajas de la atmósfera, donde su valor mínimo corresponde a las horas de mayor calor, y el máximo a las madrugadas.Como la atmósfera en sus capas altas está estratificada, la temperatura y la humedad no son las mismas de una capa a otra y la humedad relativa varía bruscamente.

6. Tensión Superficial:

En un líquido, cada molécula se desplaza siempre bajo influencia de sus moléculas vecinas. Una molécula cerca del centro del líquido, experimenta el efecto de que sus vecinas la atraen casi en la misma magnitud en todas direcciones.

Sin embargo, una molécula en la superficie del líquido no esta completamente rodeado por otras y, como resultado, solo experimenta la atracción de aquellas moléculas que están por abajo y a los lados. Por lo tanto la tensión superficial actúa en un líquido perpendicular a cualquier línea de 1cm de longitud en la superficie del mismo. Para la tensión superficial tenemos lo siguiente:

Donde:

r = Radio del tubo capilar. h = Altura medida desde el nivel del líquido en el tubo de ensaye, hasta el nivel

del líquido en el tubo capilar. g = Aceleración de la gravedad. q = Angulo de contacto en el líquido con las paredes del tubo capilar. g = Tensión superficial.

Para los líquidos que mojan el vidrio, su ángulo de contacto se supone a 0°, y sacando el (cos 0°) es 1, por lo que la ecuación anterior se reduce a:

Donde:

D r = Es la diferencia de densidades que existe en el líquido y su vapor.

La tensión superficial mide las fuerzas internas (energía) que hay que vencer para expandir el área superficial de un líquido.

Las moléculas en la superficie del líquido están menos atraídas por las fuerzas intermoleculares, por lo que prefieren situarse en el interior (figura 6.1). La tensión superficial mide la energía necesaria para ampliar la superficie de un líquido.

Figura 6.1. Diferencia entre las fuerzas que actúan sobre una molécula dentro del líquido y las que actúan sobre una molécula en la superficie. Hay una fuerza resultante hacia el interior de la disolución sobre las moléculas de la superficie. Esta fuerza es la responsable de que las gotas de agua sean esféricas, ya que una esfera tiene un área menor que cualquier otra forma del mismo volumen.

7. Viscosidad (Frotamiento Interno):

Algunos líquidos, literalmente fluyen lentamente, mientras que otros fluyen con facilidad, la resistencia a fluir se conoce con el nombre de viscosidad. Si existe una mayor viscosidad, el líquido fluye más lentamente. Los líquidos como la maleza y el aceite de los motores son relativamente viscosos; el agua y los líquidos orgánicos como el tetracloruro de carbono no lo son. La viscosidad es la resistencia de un líquido a fluir y se relaciona con las fuerzas intermoleculares d atracción y con el tamaño y forma de las partículas que o constituyen.

La viscosidad puede medirse tomando en cuenta el tiempo que transcurre cuando cierta cantidad de un líquido fluye a través de un delgado tubo, bajo la fuerza de la gravedad. En otro método, se utilizan esferas de acero que caen a través de un líquido y se mide la velocidad de caída. Las esferas más lentamente en los líquidos más viscosos. Si deseamos determinar la viscosidad con respecto al tiempo, es decir el volumen del líquido que fluye con respecto al tiempo tenemos:

........................ecuación 1

Donde:

= Velocidad de flujo del líquido a lo largo de un tubo. r = Radio del tubo. L = Longitud (P1 - P2) = Diferencia de presión

A pesar de esto la determinación de las variables L y r es complicado, para esto empleamos un método de comparación entre un líquido de viscosidad desconocida y el agua como un líquido base, pero si consideramos que D P es en proporción a la densidad r tenemos el siguiente análisis.

.........................ecuación 2

Donde:

m 1= Viscosidad del liquido desconocido. m 0= Viscosidad del agua.

8. Solución:

A.- Características Generales:

Las soluciones son mezclas homogéneas de dos o más especies moleculares puras y distintas en la cual no se da la precipitación.

Las soluciones incluyen diversas combinaciones en que el sólido, el líquido o el gas actúan como disolvente o soluto, la homogeneidad de sus componentes se considera desde un punto de vista de una escala molecular.

9. Solubilidad:

Otra propiedad física que permite conocer el tipo de enlace es la solubilidad. Los compuestos con enlace iónico son solubles en agua y los que tienen enlace covalente se disuelven en otros compuestos covalentes. Esta propiedad tiene varias excepciones, la fundamental es que las sustancias que tienen moléculas con muchos átomos de oxígeno y que no son macromoléculas son solubles en agua porque los átomos de oxígeno se unen con los átomos de hidrógeno del agua.Prácticamente todos los compuestos formados con elementos situados a la derecha de la tabla periódica tienen enlaces covalentes. En la vida corriente serían todas las pinturas, disolventes, grasas, hidrocarburos, azúcar, alcohol, etc.

La masa de soluto que se ha añadido a un determinado volumen de disolvente se denomina concentración. Y la máxima cantidad de soluto que puede disolverse, se conoce como solubilidad.

Si la solubilidad es alta, quiere decir que podemos añadir gran cantidad de soluto al disolvente. Pero si es pequeña, un poco de soluto añadido apenas se disolverá. Normalmente la solubilidad aumenta con la temperatura. Así el agua caliente puede

disolver más sal que el agua fría, aunque si el soluto es un gas, ocurre justamente lo contrario, al calentarse el agua, el gas se disuelve menos y abandona la disolución. Por eso los refrescos calientes pierden su efervescencia con mayor rapidez que los refrescos fríos y las aguas frías suelen ser ricas en pesca, ya que contienen más oxígeno disuelto.

Cuando viertes azúcar en el café y agitas el líquido estás preparando una disolución, una mezcla homogénea de varias sustancias.

Si en lugar de leche y azúcar usamos agua y sal el proceso es más fácil de seguir: en medio vaso de agua, al echar media cucharada de sal y agitar, la sal se disuelve y desaparece, parece que sólo tenemos agua en el vaso, aunque su sabor salado (no te recomiendo que la pruebes) nos indica que contiene sal;  la sal, que es la sustancia que vamos a disolver, se denomina soluto, mientras que el agua, que es la sustancia en la que se va a dispersar la sal, se llama disolvente, el conjunto de agua y sal recibe el nombre de disolución o solución.

En general, es fácil distinguir entre soluto y disolvente ya que el primero está en menor proporción. A la cantidad de soluto disuelto en una determinada cantidad de disolvente se le denomina concentración.

Puesto que la cantidad de sal (soluto) en el agua (disolvente)   es poca, decimos que la disolución es diluida. Si echamos una cucharada más de sal y volvemos a agitar, la disolución se dice que está concentrada, porque hay mucha cantidad de soluto.

Si volvemos a echar otras dos cucharadas de sal, por más que agitemos queda un resto de sal en el fondo del vaso, sin disolverse, la disolución está ahora saturada. La concentración de esa disolución saturada es la solubilidad de la sal.

Al calentar el agua, veremos que se disuelve más cantidad de sal: la solubilidad varía con la temperatura. Normalmente los sólidos, como la sal, el azúcar o el bicarbonato aumentan su solubilidad con la temperatura, mientras que los gases, como el dióxido de carbono o el oxígeno, la disminuyen.

Cuando se empiezan a combinar materiales distintos, como al agregar elementos de aleación a un metal, se producen soluciones. Estas pueden ser tanto líquidas como sólidas. El interés es determinar la cantidad de cada material que se puede combinar sin producir una fase adicional. En otras palabras, la atención se enfocará en la solubilidad de un material en otro.

Las soluciones alteran las propiedades de los materiales como se puede ver en las figuras siguientes.

Figura 9.1: esta tabla muestra el cambio de propiedades de un material al cambiar su composición.

Figura 9.2: muestra la relación tensión-deformación entre áridos, pasta de cemento y la mezcla de ambos (Hormigón), produciendo un material de dos fases.

10. Composición de Soluciones:

Se encuentran en uso los seis métodos siguientes para la expresión de la composición de las soluciones:

1.- Porcentaje del soluto por peso. En las soluciones líquidas, mientras no se diga lo contrario, se entiende que el % de los componentes vienen expresados por peso.

2.- Peso del soluto por unidad de peso del solvente.

3.- Peso de soluto por unidad de volumen de la solución

4.- Fracción molar del soluto.

5.- Moles de soluto por unidad de peso del solvente. Se llama también molalidad y se expresa por "m". una solución 1 molal contiene 1 mol del soluto por 1000g del solvente.

6.- Pesos molares o equivalentes de soluto por unidad de volumen de la solución. Se conoce con el nombre de molaridad y se expresa por "M" o "C" cuando se trata de moles de soluto por litro de solución. Una solución 1 molar contiene 1 mol de soluto de un litro de solución. Se llama normalidad y se representa por "N" cuando se trata de equivalente- gramos de una sustancia disueltos en un litro de solución.

PROCESO SIN FORMACION YY SONFORMACION DE VIRUTA

Procesos de remoción de material (maquinado)

Estos procesos se utilizan para conformar partes de materiales como metales, plásticos, cerámica y madera. El maquinado es un proceso que exige tiempo y desperdicia material. Sin embargo, es muy preciso y puede producir una tersura de superficie difícil de lograr con otros procesos de formación. El maquinado tradicional se lleva a cabo con el uso de una herramienta de corte, que remueve el material de la pieza de trabajo en forma de virutas, con lo cual se le da la configuración deseada

Los procesos para remoción de material se clasifican como tradicionales o con formación de virutas y no tradicionales o sin virutas.

En todos los procesos tradicionales para remoción de material, los tres elementos básicos son la pieza de trabajo, la herramienta de corte, y la maquina herramienta. Las funciones básicas de la maquina herramienta son: 1) proveer los movimientos relativos entre la herramienta de corte y la pieza de trabajo en forma de velocidades y avances; 2) mantener las posiciones relativas de la herramienta de corte y de la pieza de trabajo, a fin de que la remoción de material resultante produzca la forma requerida. Al variar las posiciones y movimientos entre la pieza de trabajo y la herramienta de corte, se puede efectuar mas una operación en la maquina herramienta.

Las herramientas de corte son, ya sea, de un solo filo o de filos múltiples.

Con los avenes de la tecnología, se han desarrollado materiales más fuertes y más duros. El procesamiento eficiente de esos materiales no era posible con los procesos tradicionales para remoción de material. Por lo tanto, se han creado varios procesos nuevos y especializados. Al contrario de los procesos tradicionales en donde la remoción del material necesita una herramienta de corte, los procesos no tradicionales

se basan en los fenómenos ultrasónicos, químicos electroquimicos, de electrodescarga y haces de electrones, láser y iones. En estos procesos, la remoción de material no esta influida por las propiedades del

material; se puede maquinar material de cualquier dureza. Ahora bien, algunos de estos procesos se encuentran en la etapa experimental y no se presentan para elevados volúmenes de producción. En la mayoría de estos procesos, se maquina una parte cada vez. Los procesos no tradicionales son más complejos y se requiere considerable pericia y conocimientos para operarlos en forma eficiente.

1.4 Procesos de ensamble

La función básica de proceso de ensamble, (montaje) es unir dos o más partes entre sí para formar un conjunto o subconjunto completo. La unión de las partes se pueden lograr con soldadura de arco o de gas, soldadura blanda o dura o con el uso de sujetadores mecánicos o de adhesivos.

Sujeción mecánica se puede lograr por medio de tornillos, remaches, roblones, pasadores, cuñas y uniones por ajuste a presión estos últimos se consideran sempiternamente, las efectuadas con otros sujetadores mecánicos no son permanentes los mecánicos son más costosos y requiere capacidad en la preparación de partes por unir.

Algunas partes se unen de modo permanente con soldadura eléctrica o de gas, soldadura blanda, o dura y algunos adhesivos. La soldadura se efectúa con el uso de calor, de presión o ambos.

El calor producirá cierto efecto sobre las partes unidas para satisfacer la amplia variedad de necesidades en la manufactura, se han desarrollado y están en uso.

1.5 Procesos de acabado

Las funciones principales de los procesos de acabado son limpiar, proteger y decorar la superficie. La limpieza de la superficie suele ser el primer paso. La limpieza elimina la mugre, aceites, grasa, incrustaciones o costuras y herrumbre, a fin de preparar la superficie para un tratamiento adicional La limpieza se puede efectuar por medios mecánicos como limpieza con chorro de abrasivo o por medios químicos, como limpieza alcalina. Ahora bien, algunos procedimientos de limpieza pueden servir, a la vez, para limpieza y acabado. Otros fines de los procesos de acabado, son proteger la superficie contra el deterioro y decorarla para aumentar su atractivo estético. El acabado se efectúa al cubrir la superficie con el revestimiento conveniente.

Las superficies se pueden revestir con revestimientos orgánicos (pinturas), revestimientos metálicos, revestimientos de fosfato, esmaltes porcelanizados y revestimiento de cerámica.

Procesos diversos

El tratamiento térmico y el control de calidad son procesos que pueden clasificar como diversos o complementarios. El tratamiento térmico se l0ogra calentar y enfriar el

material para cambiarle ciertas características tales como blandura, dureza, ductilidad y resistencia. También se utiliza para relevar esfuerzos que se producen en el material con otros procesos. Los procesos de tratamiento térmico aplican a materiales como metales, plásticos, vidrios y cerámica. El tratamiento térmico de los materiales de especial importancia y tiene extenso uso en la fabricación de partes metálicas.

El tratamiento térmico de las herramientas es de igual importancia. El control de calidad es parte integral de la manufactura y se aplica durante el curso de la producción y ensamble de las partes. Su función básica es impresionar, controlar y mejorar la calidad del producto y de los procesos.

El tratamiento térmico de los metales de especial importancia y tiene extenso uso en fabricación de partes metálicas. El tratamiento térmico de las herramientas es de igual importancia.

En el control d calidad es parte integral de la manufactura y se aplica durante el curso de la producción y ensamble de las partes. Su función básica es impresionar, controlar y mejorar la calidad del producto y de los procesos.

Procesos que provocan desprendimiento de viruta

Sé a hecho mucha investigación en el estudio de la mecánica y geometría la formación de la viruta y la reacción de su forma, a factores tales como duración de la herramienta y el acabado de la superficie. Las virutas herramientas se han calcificado en tres tipos.

El tipo 1 una viruta discontinua o fragmentada, representa una conducción en el que el metal se fractura en partes considerablemente pequeñas de las herramientas cortantes. Este tipo de viruta se obtiene por maquina la mayoría de los materiales frágiles, tales como el hierro fundido.

En tanto se producen estas virutas, el filo cortante corrige las irregularidades y se obtiene un acabado bastante bueno. La duración de la herramienta es considerablemente alta y la falla ocurre usualmente como resultado de la acción del desgaste de la superficie de contacto de la herramienta.

También puede formar virutas discontinuas en algunos materiales dúctiles y el coeficiente de ficción es alto. Sin embargo, tales virutas de materiales dúctiles son una inducción de malas condiciones de corte:

Un tipo ideal de viruta desde el punto de vista de la duración de la herramienta y el acabado, es la del tipo B continua simple, que se obtiene en el corte de todos los materiales dúctiles que tienen un bajo coeficiente de fricción. En este caso el metal se forma continuamente y se desliza sobre la cara de la herramienta sin freacturarse. Las virutas de este tipo se obtienen a altas velocidades de corte y son muy comunes cuando en corte se hace con herramientas de carburo. Debido a su simplicidad se puede analizar fácilmente desde el punto de vista de las fuerzas involucradas.

La viruta del tipo C es característica de aquellos maquinado de materiales dúctiles que tienen un coeficiente de fricción considerablemente alto.

En cuanto la herramienta inicia el corte se aglutina algo de material por delante del filo cortante a causa del alto coeficiente de fricción. En tanto el corte prosigue, la viruta fluyen sobre este filo y hacia arriba a lo largo de la cara de la herramienta. Periódicamente una pequeña cantidad de este filo recrecido se separa y sale con la viruta y se incrusta en la superficie torneada. Debido a esta acción el acabado de la superficie no es tan bueno como el tipo de viruta B. El filo recrecido permanece considerablemente constante durante el corte y tiene el efecto de alterar ligeramente el ángulo de inclinación. Sin embargo, en tanto se aumenta la velocidad del corte, el tamaño del filo decrecido disminuye y el acabado de la superficie mejora. Este fenómeno también disminuye, ya sea reduciendo el espesor de la viruta o aumentando el ángulo de inclinación, aunque en mucho de los materiales dúctiles no se puede eliminar completamente.

La elección de herramientas adecuadas, velocidades avances es un compromiso, ya que entre más rápido se opere una maquina es la eficiencia tanto del operador como de la maquina. sin embargo afortunadamente, tal uso acelerado acorta grandemente la duración de la herramienta

estática es la rama de la mecánica clásica que analiza las cargas (fuerza, par / momento) y estudia el equilibrio de fuerzas en los sistemas físicos en equilibrio estático, es decir, en un estado en el que las posiciones relativas de los subsistemas no varían con el tiempo. La primera ley de Newton implica que la red de la fuerza y el par neto (también conocido como momento de fuerza) de cada organismo en el sistema es igual a cero. De esta limitación pueden derivarse cantidades como la carga o la presión. La red de fuerzas de igual a cero se conoce como la primera condición de equilibrio, y el par neto igual a cero se conoce como la segunda condición de equilibrio.

La dinámica es la parte de la física que describe la evolución en el tiempo de un sistema físico en relación con las causas que provocan los cambios de estado físico y/o estado de movimiento. El objetivo de la dinámica es describir los factores capaces de producir alteraciones de un sistema físico, cuantificarlos y plantear ecuaciones de movimiento o ecuaciones de evolución para dicho sistema de operación.

El estudio de la dinámica es prominente en los sistemas mecánicos (clásicos, relativistas o cuánticos), pero también en la termodinámica y electrodinámica. En este artículo se describen los aspectos principales de la dinámica en sistemas mecánicos, y se reserva para otros artículos el estudio de la dinámica en sistemas no mecánicos.

En otros ámbitos científicos, como la economía o la biología, también es común hablar de dinámica en un sentido similar al de la física, para referirse a las características de la evolución a lo largo del tiempo del estado de un determinado sistema.