RESUMEN LIBRO FRANK M WHITE 1ER

CAPITULOUniversidad Autónoma de Guadalajara

26 DE SEPTIEMBRE DE 2013

Propiedades Termodinámicas de un fluido

Mientras que el campo de velocidad V es la propiedad del fluido más importante, que interactúa estrechamente con las propiedades termodinámicas del fluido. Ya hemos introducido en la discusión los tres de tales propiedades más comunes

1. Presión p

2. Densidad

3. Temperatura T

Estos tres son compañeros constantes del vector de velocidad en los análisis de flujo.

Otras cuatro propiedades termodinámicas se vuelven importantes cuando trabajo, el calor y la energía son tratados (capítulos 3 y 4):

4. Interna e energía

5. Entalpía

6. entropía s

7. Los calores específicos cp y cv

Además, la fricción y el calor los efectos de la conducción se rigen por los dos así transporte propiedades:

8. Coeficiente de viscosidad

9. La conductividad térmica k

Los nueve de estas cantidades son verdaderas propiedades termodinámicas que se determinan por la condición o el estado termodinámico del fluido. Por ejemplo, para una sola fase sustancia tal como agua u oxígeno, dos propiedades básicas tales como la presión y la temperatura son suficientes para fijar el valor de todas las demás:

Recordemos que las propiedades termodinámicas describen el estado de un sistema, es decir, una colección de la materia de la identidad fija que interactúa con su entorno. En la mayoría de los casos aquí el sistema será un elemento de fluido pequeño, y todas las propiedades se supone que es propiedades del continuo del campo de flujo

Recordemos también que la termodinámica es normalmente relacionada con los sistemas estáticos, mientras que fluidos son generalmente en movimiento variable, con propiedades en constante cambio. ¿Tienen las propiedades conservar su significado en un flujo de fluido que no es técnicamente en equilibrio? La respuesta es sí, a partir de un argumento estadístico. En los gases a presión normal (y aún más por lo que para líquidos), un enorme número de colisiones moleculares se producen durante un muy corto distancia del orden de 1 m, por lo que un fluido sometido a cambios repentinos rápidamente ajustando sí mismo hacia el equilibrio. Por lo tanto, suponemos que todas las propiedades termodinámicas reflejadas anteriormente como funciones de punto en un fluido que fluye y seguir todas las leyes y las relaciones entre el Estado de la termodinámica de equilibrio comunes. Hay, por supuesto,

importante efectos de no equilibrio, tales como reacciones químicas y nucleares en un flujo de fluidos que no se tratan en este texto.

Presión

La presión es la compresión en un punto en un fluido estático. Siguiente a la velocidad, la presión p es la variable más dinámica en la mecánica de fluidos. Las diferencias o gradientes de la presión conducen a menudo un flujo de fluido, especialmente en los conductos. En los flujos de baja velocidad, la magnitud real de la presión a menudo no es importante, a menos que cae tan bajo como para causar burbujas de vapor para formar en un líquido. Para su comodidad, hemos creado muchos de estos problemas asignaciones en el nivel de 1 atm 2116 lbf/ft2 Pa. (Compresible) de alta velocidad los flujos de gas (cap. 9), sin embargo, son de hecho sensible a la magnitud de la presión.

Temperatura

Temperatura T es una medida del nivel de energía interna de un fluido. Se puede variar considerablemente durante el flujo de alta velocidad de un gas (cap. 9). Aunque los ingenieros a menudo utilizan centígrados o Fahrenheit escalas para mayor comodidad, muchas aplicaciones de este texto exigen absoluta (Kelvin o Rankine) escalas de temperatura:

Densidad

La densidad de un fluido, denotado por (rho minúscula griega), es su masa por unidad de volumen.

La densidad es muy variable en los gases y aumenta casi proporcionalmente a la presión nivel. Densidad en líquidos es casi constante; la densidad del agua (alrededor de 1000 kg/m3) aumenta sólo 1 por ciento si la presión se incrementa por un factor de 220. Por lo tanto más líquido flujos son tratados analíticamente como casi "incompresible."

En general, los líquidos son aproximadamente tres órdenes de magnitud más densa que los gases a la atmósfera presión. El común de líquido más pesado es el mercurio, y el gas más ligero es hidrógeno.

Peso Específico

El peso específico de un fluido, denotado por (gamma griega minúscula), es su peso por unidad de volumen. Así como una masa tiene un peso W= mg, densidad y peso específico son simplemente relacionado por gravedad:

Gravedad Específica

Gravedad específica, denotado por SG, es la relación de una densidad de fluido a un estándar de referencia líquido, agua (para líquidos) y aire (para gases):

Potencial y Energía Cinética

En termostática la única energía de una sustancia que se almacena en un sistema molecular actividad y fuerzas de enlace molecular. Esto se denota comúnmente como energía interna û. Un ajuste comúnmente aceptado para esta situación estática para el flujo de fluido es añadir otros dos términos de energía que surgen de la mecánica de Newton: la energía potencial y la energía cinética.

La energía potencial es igual al trabajo requerido para mover el sistema de masa m desde el origen de un vector de posición r? ix jy kz contra un campo de gravedad g. Su valor es mg r, o g r por unidad de masa. La energía cinética es igual al trabajo necesario para cambiar la velocidad de la masa de cero a velocidad V. Su valor es 12 mV2 o 12 V2 por unidad de masa.

Entonces, por convención común del total de la energía almacenada por unidad de masa en la mecánica de fluidos es la suma de tres términos:

Estado de Relación de Gases

Propiedades termodinámicas se encuentran tanto teórica como experimentalmente estar relacionado entre sí por relaciones estatales que varían para cada sustancia. Como se ha mencionado

Relaciones con los Estados de Gases

Nos limitaremos aquí para sustancias puras monofásicos, por ejemplo, el agua en el líquido fase. El segundo fluido más común, aire, es una mezcla de gases, pero ya que la mezcla relaciones permanecen casi constante entre 160 y 2200 K, en este intervalo de temperaturas el aire puede ser considerado como una sustancia pura.

Todos los gases a altas temperaturas y presiones bajas (en relación con su punto crítico) están en buen acuerdo con la ley perfecta de gases

Relación de Estado de Líquidos

El escritor no conoce "la ley perfecta-líquido" comparable a la de los gases. Los líquidos son casi incompresible y tienen un solo calor específico razonablemente constante. Así, una idealizada relación con el estado de un líquido es

Conclusión

Excelente lectura para familiarizarse con distintos conceptos que utilizamos en clase; La explicación que da el autor a todos y cada uno de ellos es detallada y perfectamente entendible

Bibliografía

M. White, Frank Mecánica de Fluidos Editorial Mc Graw Hill 6ª ed., México. 1982. Pg. 18 a 32

Preguntas:

1.-Define Presión en fluidos

R.-La presión es la compresión en un punto en un fluido estático

2.- Define Temperatura en fluidos

R.- Temperatura T es una medida del nivel de energía interna de un fluido

3.- Define densidad de un fluido

R.- La densidad de un fluido, denotado por (rho minúscula griega), es su masa por unidad de volumen.

4.-Define peso especifico

R.- El peso específico de un fluido, denotado por (gamma griega minúscula), es su peso por unidad de volumen.

5.- Da la fórmula de la presión dinámica de Prandtl

R.- Q = P1 -- Po = V2/2