guia word
-
Upload
zunny-yhea -
Category
Documents
-
view
1.179 -
download
4
Transcript of guia word
Ecuación de Bernoulli
1.Una hendidura en un tanque de agua tiene un área de sección transversal de 1cm2. ¿Con
qué rapidez sale el agua del tanque si el nivel del agua en este es de 4 cm sobre la abertura?
2. Un día con viento las olas de un lago o del mar son mas altas que su altura promedio.
¿Cómo atribuye el principio de Bernoulli a la mayor altura?
Las olas al estar a mayor altura se encuentran con una presión menor; y al haber una
presión menor, la velocidad con la cual van las olas es mayor por lo que podemos decir
que:
«La velocidad con la cual se desplazan las olas es mayor a estar a una mayor altura»
3. Calcule la velocidad con la que fluye el agua en un tubo con diámetro de 20m y una parte
estrecha de 5m, teniendo en cuenta la PA es de 70000 Pascales y PB de 58000 Pascales.
4. ¿Qué pasa con la presión interna en un fluido que circula dentro de un tubo cuando su
rapidez aumenta?
La aceleración del fluido implicará una disminución en la presión, este fenómeno también
es conocido como efecto de Venturi.
5.-E n un tubo horizontal de sección transversal variable esta pasando una corriente
constante de agua. En cierto lugar en el que la presión es 1960 pa y la velocidad es de 1.5
m/s, en otro sitio la velocidad es de 12 m/s ¿Cuánto vale la presión en este otro sitio?
6. En diámetro interior de una tubería estándar de hierro mide 8cm, el agua fluye a una
presión de 24 pascales velocidad de 10 m/s. Esta tubería se conecta a una cuyo diámetro
interior es de 3 cm y la presión sube a 35 pascales
Flujo laminar y flujo turbulento.
1. ¿Dónde se produce el flujo turbulento?
El flujo turbulento se produce cuando las velocidades de flujo son generalmente muy altas
o en fluidos en los que las fuerzas viscosas son muy pequeñas.
La turbulencia puede producirse por la presencia de paredes en contacto con el fluido o por
la existencia de capas que se muevan a diferentes velocidades. Además, un flujo turbulento
puede desarrollarse bien sea en un conducto liso o en un conducto rugoso.
2. Da dos ejemplos donde se presenta flujo turbulento.
El agua de un canal de gran pendiente El agua del mar cuando hay
mucho viento
3. ¿Cómo se presenta el flujo laminar?
Se llama flujo laminar o corriente laminar, al movimiento de un fluido cuando éste es
ordenado, estratificado, suave. En un flujo laminar el fluido se mueve en láminas paralelas
sin entremezclarse y cada partícula de fluido sigue una trayectoria suave, llamada línea de
corriente. En flujos laminares el mecanismo de transporte lateral es exclusivamente
molecular. El flujo laminar es típico de fluidos a velocidades bajas o viscosidades altas,
mientras fluidos de viscosidad baja, velocidad alta o grandes caudales suelen ser
turbulentos.
4. ¿Qué sucede con un flujo cuando su velocidad es muy grande?
El flujo se vuelve turbulento ya que las partículas se mueven desordenadamente siguiendo
trayectorias impredecibles inclusive formando pequeños remolinos.
5.- ¿Qué tipo de flujo tendrá el aire si pasa por un tubo con rehiletes?
El tipo de flujo que tiene es laminar, debido a que su movimiento es suave, lo que ocasiona
que su trayectoria sea predecible, además podemos calcular la velocidad con la que pasa
por el tubo.
6. ¿Qué tipo de flujo tendrá el agua de una manguera que choca contra la pared?
Flujo turbulento, porque la manguera al chocar con la pared produce que el agua se dirija a
diferentes direcciones
7. ¿Cuándo se dice que un flujo es laminar?
Cuando éste es perfectamente ordenado, estratificado y suave por lo que se puede seguir y
predecir su trayectoria
8.-¿Cuándo se dice que un flujo es turbulento?
Cuando las partículas del fluido se mueven siguiendo trayectorias diferente formando
pequeños remolinos a través de un conducto.
9. ¿Qué es un fluido laminar?
El flujo laminar es el movimiento de un fluido en que toda partícula del mismo sigue la
misma trayectoria (al pasar en un punto en particular) que la seguida por partículas
anteriores. En flujos con viscosidad dominante, las partículas siguen las trayectorias
marcadas por las paredes, el flujo es ordenado y las magnitudes solo depende de la posición
y del tiempo; es el denominado flujo laminar.
10.- ¿Por qué un flujo puede ser laminar o turbulento?
Porque puede verse afectado por diversos factores durante su trayectoria, entre ellos:
Longitud del campo de flujo. Si es bastante grande, la perturbación del flujo podría
aumentar y el flujo podría verse perturbado.
Velocidad. Si aumenta demasiado el flujo podría volverse turbulento .
Viscosidad. Si es pequeña el flujo puede ser turbulento.
Dichos parámetros se combinan en el numero de Reynolds
NRe=
Ρ: densidad
D: diámetro del tubo por donde pasa el flujo.
V: velocidad del fluido
𝞰:viscosidad
Un flujo puede ser también laminar o turbulento intermitentemente.
La alteración en un flujo puede aumentar o disminuir.
De esta manera dependiendo de el numero de Reynolds , etiquetamos a un flujo como
laminar o turbulento.
Re › 4000 flujo turbulento
Re ‹ 2000 flujo laminar
GASTO HIDRAULICO
1. El agua fluye a través de una manguera de hule de 2 cm de diámetro a una
velocidad de 4 m/s. ¿Cuál es el volumen de agua desplazada?
2. . ¿Cuál es el gasto de agua en una tubería que tiene un diámetro de 3.81cm, cuando
la velocidad del líquido es de 1.8 m/seg?
Datos Fórmula Ahora sustituimos en la fórmula
D = 3.81 cm G= A·V G= A·V
= 0.0381m
Para saber A G= (0.001140094m²)(1.8m/s)
R= 0.01905m utilizamos la G=0.002052169 m³/s
Fórmula
V= 1.8m/s A=π·r²
Gasto= ?
Sustituimos
A= (3.1416)·(0.01905m)²
A= 0.001140094m²
G=0.002052169 m³/s
3. Se hace un orificio pequeño de 0.10 cm de diámetro en un gran depósito de agua
a una profundidad de 150 cm por debajo de la superficie del agua. ¿Cuál es el gasto
del agua que sale al principio por el orificio?
Suponemos que el tiempo es de 60 s
Datos
D = 0.10 cm
t = 60 s
d = 150 cm = 1.5 m
r = .05 cm = .0005 m
Formulas y sustitución
Primero sacamos el área del orificio:
A = πr2
A = (3.1416) (0.0005m)2
= .0000007854 m2
Luego se sustituye en la formula de gasto hidráulico
G = v/t
= (.0000007854 m2) (1.5 m) = .0000011781 / 60 s = .000000019635 m3/s
60 s
Esto es el gasto del agua
4.- Determina el diámetro que debe tener una tubería para que el gasto sea de 0.3
a una velocidad de 8 m/s.
5. Una tubería horizontal de agua tiene un tubo de 1.0 in de diámetro que se reduce
a un diámetro de ½ in. Si el agua fluye por el tubo de diámetro grande con una
rapidez de 6.0 ft/s.
a)¿Cuál será la rapidez de flujo de agua en el tubo de ½ in?
b) ¿Cuántos galones de agua por minuto se entregan por línea?
6. ¿Qué es gasto hidráulico?
El Gasto Hidráulico es el volumen de un líquido que atraviesa una sección de un
conductor en cierta unidad de tiempo. Al gasto, también se le denomina en algunas
ocasiones rapidez o velocidad de flujo y su símbolo es: área
G=AV
donde:
G=Gasto Hidraulico
A=Area del conductor
V=Velocidad con la que fluye el liquido
7. Calcular el gasto hidráulico por una tubería, así como el flujo al circular 4m3 en
0.5 minutos.
Datos
t= 0.5 min = 30 s
v= 4 m3
P (del agua) = 1000 kg/m3
Fórmula
Para calcular el gasto
G = v/t
Para calcular el flujo
F = pG
Sustituimos los datos de las fórmulas
G= 4 m3/30 s = 0.1333 m3/s
F= (1000kg/m3 ) (0.1333 m3/s)= 133.3 kg/s
8. El agua fluye a través de una manguera de hule de 2 cm de diámetro a una
velocidad de 4 m/s
a)¿Qué diámetro debe tener el chorro si el agua sale a 20m/s?
b) ¿Cuál es el gasto en m3/s?
9. Una bomba impulsa agua con un gasto de 10 litros por minuto, a través de una
tubería cuyo diámetro interior es de 12 cm con una presión de 10 kg/c2.Si la presión
baja a 2 kg/cm2.¿Cuál es la velocidad de salida?
CPILARIDAD
1.- Si un liquido se encuentra en un tubo capilar, se observa que su nivel dentro del
tubo está superior que el nivel fuera de este.
2. ¿A qué se le llama capilar?
Es una conducción de fluido muy estrecha y de pequeña sección circular. En
estos tubos se manifiestan los fenómenos de capilaridad
3.¿La savia, en verano consiste sobre todo en agua, sube en los árboles por un
sistema de capilares de radio r = 2.5 x 10¯² mm y cuyo ángulo de contacto es de 0°.
¿Cuál es la máxima altura que puede subir la savia en un árbol a 20°?
Datos
Ρ = 1000 kg/m³
ϒ = 0.073N/m
Cos Ѳ = 0.951
R = 2.5 x 10¯²
= 0.000025m
Fórmula
Sustituimos
H= 0.555384m
H= 55.5384cm La altura máxima es de 555.384 mm
4. Define el concepto de capilaridad
Es el ascenso o descenso de la superficie de un líquido a través de un tubo capilar. Se
presenta cuando existe contacto entre un líquido y una pared sólida, especialmente si son
tubos delgados (tubos capilares).
h=2 γ cosθρ gr
h=0. 138846 N /m0 .25 N
h=2 (0.073 N /m)(0 . 951 )
(1000kg/m ³ )(10m/s² )(0. 000025m )
El fenómeno de la capilaridad se origina por la tensión superficial y por el valor
de la relación entre el módulo de la fuerza de adhesión entre líquido y sólido con el módulo
de la fuerza de cohesión del líquido. Un líquido que moja al sólido tiene mayor adhesión
molecular que cohesión molecular, en este caso la acción de la tensión superficial es la
causa de que el líquido se eleve dentro de un pequeño tubo vertical que se sumerja
parcialmente en él.
5.-¿Qué determina lo alto que sube el agua en un tubo capilar?
El diámetro(radio) de un tubo capilar, determinara lo alto que llegara la columna de agua en
su interior.
Podemos corroborar lo anterior, simplemente observando la fórmula que nos permite
encontrar la altura en un tubo capilar:
En este caso el liquido utilizado es agua, por lo que la densidad será la misma en todos los
casos , al igual que la gravedad.
El factor que determinara lo alto que subirá el agua será el radio del tubo capilar, debido a
que se encuentra dividiendo al numerador de la fórmula ( tensión superficial), por lo que si
el radio es muy pequeño el resultado de la división será mayor y por ende la altura será
mayor. De igual forma si el denominador es muy grande , debido a que el radio es
demasiado ancho, nuestro resultado será menor e igualmente la altura.
Es importante mencionar que:
El ascenso o descenso se debe a la tensión superficial y a la cohesión de las moléculas.
Cuando se sumerge un tubo de vidrio en agua , la adhesión entre el vidrio y el agua hace
que una película delgada de agua suba por las superficies internas y externas del tubo. La
tensión superficial hace que esta película se contraiga. La película de la superficie externa
se contrae lo bastante para formar una orilla redondeada. La película de la superficie
interior se contrae más y eleva el agua con ella, hasta que la fuerza de adhesión queda
equilibrado por el peso del agua que se elevó.
En un tubo más angosto el peso del agua es menor y el agua sube más que si el tubo fuera
ancho.
Si envés de agua se inserta mercurio en el tubo capilar , las fuerzas de cohesión (entre
moléculas) dominan sobre las fuerzas de adherencia(entre el liquido y el material con el que
se fabrico el tubo), de este modo el nivel del liquido en el tubo capilar estará por debajo de
la superficie del liquido circundante.
6. Un tubo capilar que tiene un diámetro interior de 0.5mm se introduce verticalmente en
un depósito que contiene agua. ¿A qué altura se elevará el agua en el tubo sobre la
superficie del agua en el depósito si se sabe que la tension superficial del agua es de 73 dyn/
cm y que el ángulo de contacto es de 0°?
Datos
D = 0.5mm
= 0.0005m
R =0.00025m
g = 10m/s²
ϒ =73 dyn/cm
ρ =1000 kg/m³
Cos Ѳ = 1
Fórmula
Sustituimos
h= 2 γρ gr
h=2 γ cosθρ gr
H= 0.0584m
Se elevara a 5.84cm
7. Si sumerges en agua el extremo de dos puntos de vidrio perfectamente limpios. Uno con
un diámetro de 1 cm y el otro con un diámetro de 2 cm ¿en cual crees que suba mas el agua
al sumergir los tubos?
El tubo de vidrio en el que suba mas el agua será el que tenga un diámetro menor, que en
este caso es el de 1cm de diámetro, ya que, la masa líquida es proporcional al cuadrado del
diámetro del tubo, por lo que un tubo angosto succionará el líquido en una longitud mayor
que un tubo ancho. Cuanto más pequeño es el diámetro del tubo capilar mayor será la
presión capilar y la altura alcanzada.
8. ¿Cuál es la formula de capilaridad?
h=2 γ cosθρ gr
donde:
γ= tensión superficial interfacial (N/m)
θ= ángulo de contacto
ρ= densidad del líquido (kg/m³)
g= aceleración debida a la gravedad (m/s²)
r= radio del tubo (m)
h=0. 146 N /m2 .5 N
h=2(0. 073 N /m)
(1000 kg/m ³ )(10m/s² )(0. 00025m )
9. Escribe un ejemplo de la vida cotidiana en el que se presente la capilaridad. Justifica tu
respuesta.
Cuando regamos las plantas o simplemente cuando llueve, la absorción de agua por las
raíces y la tierra de una planta es un ejemplo. La raíz sirve como capilar, al igual que la
tierra debido a su porosidad
10. Un tubo capilar está sumergido en agua, con su extremo inferior a 10 cm por debajo de
la superficie de la misma. El agua se eleva en el tubo hasta una altura de 4 cm por encima
del líquido y el ángulo de contacto es cero. ¿Qué presión manométrica se requiere para
formar una burbuja semiesférica en el extremo inferior del tubo?
Datos
h= 10cm
ϴ= 0º
ρ= 1000 kg/m3
g= 10 m/s2
r= x
γ= 0.0728 N/m
Fórmula de capilaridad
h=2 γ cosθρ gr
Fórmula de presión manomét.
Sustitución en la fórmula de presión
P=(1000 kg/m3)(10 m/s2)(0.1m)
P=1000Pa
Se aplicaría una fuerza de 1000 Pa
11. E l agua asciende a 5cm en un capilar, ¿Cuál es el radio del capilar?
P= ρ gh
13. Describa la diferencia entre fuerzas de cohesión y fuerzas de adhesión.
Una fuerza de adhesión es aquella por la cual podemos unir dos superficies y se mantienen
juntas por fuerzas intermoleculares, en cambio la fuerza de cohesión es una atracción entre
partículas adyacentes (ej., un enlace químico)
14. ¿A qué altura debe elevarse el agua en un tubo capilar de vidrio de 0.044cm de
diámetro, si no tomamos en cuenta el ángulo de contacto por ser demasiado pequeño?
Datos
d = 0.044 cm
= 0.00044m
r = 0.00022m
g = 10 m/s²
ϒ agua = 0.073N/m
ρ = 1000 kg/m³
Fórmula
Sustituimos
h = 0.06636 m
Debe elevarse a 6.636 cm
h= 2 γρ gr
h=0. 146 N /m2 .2 N
h=2(0. 073 N /m)
(1000 kg/m ³ )(10m/s² )(0. 00022m )
15. Si un tubo capilar es introducido en un recipiente con mercurio, ¿Cómo se observa el
líquido?
El mercurio que hay en el tubo quedará a una distancia por debajo de la superficie que
rodea al tubo. Esto se debe a que la fuerza cohesiva del mercurio es mucho mayor que la
fuerza adhesiva del vidrio. El menisco en el tubo del mercurio será convexo, o redondeado
hacia arriba como se observa en la figura:
16.-Cierto liquido asciende en un tubo capilar de 0.1mm hasta una altura de 1 cm. Si en
otro tubo sube a una altura de 1.5x m. ¿Cual es el diámetro de este segundo tubo?
17. Si una tubería con un líquido separado por una membrana en su lado derecho tiene una
presión de 10 Pa con un nivel de 15cm y una densidad de 5 kg/m3 y en su lado izquierdo
tiene un densidad igual con 10 cm de altura ¿Hacia donde se dirigirá el líquido?
Si la presión de 10 Pa actúa se generará una ósmosis inversa entonces el agua se dirigirá
hacia el lado izquierdo, si la presión es igual en ambas partes el agua no se moverá.
18. ¿Por qué la capilaridad disminuye con la temperatura?
La capilaridad disminuye con la temperatura, ya que las fuerzas de cohesión disminuyen al
aumentar la agitación térmica. La influencia del medio exterior se debe a que las moléculas
del medio ejercen acciones atractivas sobre las moléculas situadas en la superficie del
líquido, contrarrestando las acciones de las moléculas del líquido.
PRESIÓN OSMOTICA
1.- ¿Cómo se llama el proceso mediante el cual se difunde agua hacia el interior y exterior
de la célula?
Osmosis
2. ¿Qué papel tiene la membrana celular en la presión osmótica?
Es la estructura que separa dos compartimentos con diferentes concentraciones, en el caso
de las membranas celulares tienen la propiedad de permitir que moléculas de agua se
difundan lentamente a través de ellas hasta igualar las concentraciones en ambos
compartimientos, pero impiden el paso de moléculas mayores y se le denomina membrana
semipermeable selectiva.
3.- Se mezclan 5, 00g de cloruro de hidrógeno (HCL) con 35,00g de agua, formándose una
disolución cuya densidad a 20°C es de 1,060g/cm3. Calcúlese la concentración en gramos
por litro.
Datos
500g HCl
3500 H2O
Ρ 20ºC=1.060g/cm3
C=?
Formula
Ρ= m/v
V= m/ρ
V=40g/1.060cm3
=37.37cm3(mL)
C=5g/0.03773L
=132.5g/L
4.-La relación entre la presión osmótica y la concentración es:
La molaridad y la presión osmótica son dos magnitudes relacionadas proporcionalmente; el
aumento o disminución de una de ellas produce el mismo efecto en la otra, aunque en
distinta proporción
5. ¿Qué es osmosis? (Explica el fenómeno)
Es el paso del disolvente de una solución de menor concentración a una de mayor
concentración a través de una membrana semipermeable, sin dejar pasar el soluto
6.-¿En qué consiste la osmosis inversa?
La Osmosis Inversa consiste en separar un componente de otro en una solución, mediante
las fuerzas ejercidas sobre una membrana semipermeable, es decir, a través de la membrana
semipermeable pasara una solución muy concentrada a una solución de menor
concentración mediante la aplicación de presión. El objetivo de la osmosis inversa es
obtener agua purificada.
.7.- Menciona la hipótesis de Van´t Hoff sobre la presión osmótica
Se han propuesto diversas teorías para explicar la causa de la ósmosis. La primera teoría
fue la del bombardeo de van 't Hoff, que está basada en la analogía entre la ecuación de la
presión osmótica y la ley de los gases ideales. Van 't Hoff describió la presión osmótica
como el resultado de las colisiones de las moléculas de soluto contra la membrana
semipermeable, y supuso que las moléculas de disolvente no contribuían de ninguna
manera. Con este modelo, la presión osmótica de una disolución es la misma presión que
un gas ideal ejercería si ocupase el mismo volumen de la disolución.
8.- Calcular la presión osmótica a una temperatura de 15 °C de una solución que contiene
5g de azúcar por litro de solución.
9. La presión osmótica promedio de la sangre es de 7.7 atm a 25° C .¿Qué concentración de
glucosa será isotónica con la sangre?
10. ¿Cuál es la presión osmótica a 20ᴼ C de una solución de sacarosa 0.0020 molar?
11. ¿Cuál es la concentración de una disolución que consiste en 2g de sacarosa disueltos en
10 cm3 de agua?
12. Calcular la presión osmótica a una temperatura de 20ºC de una solución de sacarosa que
contiene 5g de azúcar por litro de agua
13.- ¿Qué volumen ocupará un mol de un cuerpo disuelto para ejercer una presión osmótica
de 1atm a 0°C?
Datos Fórmula: Despeje V=nRT/
=1 atm =MRT/PFV
T=0°C =nRT/V
Operaciones:
V=(1ml)(0.082 atmL/molL)(273K)/1atm
Resultado : V=22.4L
14.- La presión osmótica del plasma sanguíneo humano es de aproximadamente 7,63atm a
37°C. Calcular que masa de cloruro de sodio (suponiendo la disolución total) debe
disolverse por cm3 de agua para que la solución obtenida sea isotónica con el plasma.
(Suponer que el volumen no varía por agregado de soluto)
Datos
Pv= 7.63 atm Despeje
T=37°C
R= 0.082 atm∙L/mol∙K
Sustitución
Formula
Pv=nRT
R= 2.514 L/mol∙ K
15. ¿Qué es la presión osmótica?
Es la presión que se debe aplicar a una solución para evitar la osmosis
16.- El agua del mar contiene aproximadamente 1000 moles mˉ³ de iones de sal. La
desembocadura de un río principal tiene un área transversal de 900 m² y una velocidad
media de flujo de 0.5 msˉ¹.
a) ¿Cuál es la presión osmótica en la confluencia del agua dulce con la del mar?
Datos
C= 1000 moles mˉ³
R= 8.31 joule
mol ∙ K
T= 300k
Una vez teniendo los datos los sustituimos en la fórmula:
p=1000 molesm ³
∙8.31 joule
mol ∙k∙ 300 k
P=2,493,000joulem ³
b) ¿Cuál es la potencia disponible?
Para que m no tenga un exponente negativo lo pasamos dividiendo:
1000 molesm ³
Fórmula:P= CRT
joulem ³
= N ∙ mm ³
P=2,493,000N
m ²=2,493,000 Pa
2,493,000 Pa es la presión osmótica
17. Si una tubería con un líquido separado por una membrana en su lado derecho tiene una
presión de 10 Pa con un nivel de 15cm y una densidad de 5 kg/m3 y en su lado izquierdo
tiene un densidad igual con 10 cm de altura ¿Hacia donde se dirigirá el líquido?
De derecha a izquierda, ya que del lado derecho se está aplicando una presión, lo que hará
que parte del agua que se encuentra del lado derecho pase hacia el lado izquierdo.
18.- Se coloca una solución concentrada en un tubo y se lo rodea por una solución
de menor concentración. Se coloca una membrana semipermeable M bajo el tubo y se
verifica que en el estado de equilibrio la columna de liquido llega hasta una altura h .
Entonces:
Para saber los factores que afectan la Presión Osmótica es necesario observar su fórmula:
P = C R T
Donde:
C: Concentración
R:Constante Universal de los gases.
T: Temperatura de la disolución total
a) Si se aumenta la temperatura de la experiencia , h disminuye.
Si.
Al aumentar la temperatura , las moléculas comenzaran a moverse más rápidamente
(tomando en cuenta también las características de cada solución)
Debido a lo anterior entraron mayor número de moléculas a través de la membrana
semipermeable , que si no se hubiera aplicado energía.
Recordando que las moléculas se mueven de una solución de menor concentración a
una de mayor concentración, la solución aumentara y por ende disminuirá.
Creando una diferencia de alturas entre ambas soluciones , la cual aumenta al
aumentar la temperatura como lo indica la fórmula de Presión Osmótica.
Si sabemos que la solución aumenta, suponemos que la altura h( de la superficie
de la solución a la boca del tubo) se ve disminuida.
b) Si se disminuye la temperatura de la experiencia , h no cambia.
Así es, Al disminuir la temperatura no se afecta a h, debido a que la solución en
el interior del tubo tampoco varia, no sale ni entra liquido al momento.
c) Si la membrana M fuera permeable , la presión osmótica seria menor
Al haber una membrana permeable…
1.-Las moléculas más grandes que brindan la mayor concentración a la solución
podrían trasladarse a , por lo que ya no se cumpliría con el fenómeno de la
osmosis(membrana osmótica) y no existiría presión alguna.
d) Si la membrana M fuera permeable , la altura h seria menor.
Como la solución en y en estarían rápidamente dispersas entre ambas
debido a la falta de una membrana semipermeable , no se ejecutaría la Ósmosis , no
habría diferencia de alturas entre ambas soluciones y por lo tanto Presión Osmótica,
por lo que h no cambiaria.
e) Cuando se llega al equilibrio, la concentración de B todavía será mayor que la de
A.
Lo más probable es que siga teniendo mayor concentración que al cesar la
Ósmosis , ya que todo depende de que tan grande sea la diferencia entre ambas
concentraciones, si dicha diferencia es muy pequeña cabe la posibilidad de que
y se igualen, pero si la diferencia de concentraciones es muy grande dependerá
igualmente de la capacidad de almacenaje en la columna que contiene .
g) Si la columna es muy pequeña y la diferencia de concentraciones muy grande
será difícil que y se igualen (e) y por ende la concentración de B será
siempre mayor.
f) Cuando se llega al equilibrio , la concentración de A habrá disminuido.
La concentración de A no cambiara ya que las moléculas se mueven de la solución
con menor concentración (A), a la solución de mayor concentración (B) tal como lo
indica el fenómeno de la ósmosis .En todo caso quien si disminuirá su
concentración es .
h) Si se aumenta la concentración y se aumenta la concentración aumenta
la altura h.
Según la fórmula de Presión Osmótica esta aumenta si la concentración aumenta ,
suponiendo que la diferencia de alturas entre ambas soluciones es mayor , crece
, haciendo que h disminuya.
Al aumentar su concentración y , siempre estará más concentrada, por lo
que también tendrá mas altura respecto a CA , haciendo que h disminuya en el
esquema
i) Si se disminuyen las concentraciones y , la presión osmótica no cambia.
De la misma forma como en la afirmación anterior , sabemos que la temperatura
de la experiencia modifica la Presión osmótica al observar su fórmula P= CRT, de
modo que al disminuir la temperatura las moléculas no adquirirán energía para
ejercer mayor presión.
TENSIÓN SUPERFICIAL
1. Antes del nacimiento, las vías respiratorias del feto están llenas de líquido
proveniente del líquido amniótico (inhalado por el feto dentro del seno materno). Al
momento del nacimiento, las vías respiratorias, inundadas por líquido, tienen que
llenarse de aire y los alveolos deben expandirse y funcionar. Un agente tenso activo
esta presente en los pulmones del feto a partir de la semana 28 a la 32 de su
gestación, que es suficiente para evitar el colapso alveolar durante la respiración. En
los bebes prematuros, la tensión superficial del líquido contenido en los alveolos es
de 7 a 14 veces mayor que en un líquido en un proceso normal. Como consecuencia
los alveolos sufren colapso, debido a las deficiencias en las cantidades de:
Líquido alveolar
2. ¿Cuándo y por qué se «rompe» la tensión superficial? Enuncia dos ejemplos.
La fuerza de tensión superficial es una interacción que está en la superficie de cualquier
líquido, es como un elástico que hace que la superficie de cualquier cuerpo extraño "no
se moje", cuando se agrega un tensoactivo (sustancia que influye por medio de
la tensión superficial en la superficie de contacto entre dos fases) la parte hidrófila e
hidrófoba interactúan haciendo que esta barrera se rompa, es decir, se rompe la tensión
superficial.
Al hacer flotar una aguja sobre la superficie del agua se ve una membrana elástica que
se forma a su alrededor, la cual se rompe al introducirle jabón con lo que la aguja se
hunde.
Al introducir un dedo limpio en agua con pimienta en la superficie, se observa que la
pimienta se adhiere al dedo, esto no sucede cuando se introduce un dedo con jabón, en
este caso la pimienta no se adhiere al dedo y se forma un hoyo en el lugar donde fue
introducido el dedo.
En ambos casos se debe a que el jabón juega el papel de un tensoactivo y rompe la
tensión superficial del agua.
3. Un alambre en forma de U sostiene una película de agua a 20° C y el alambre móvil
mide 8cm de longitud y su masa es de 1 Kg.
a) ¿Cuánto vale la fuerza según la tensión, si el alambre se encuentra en equilibrio?
b) ¿De cuanto debe ser una masa que puede suspenderse en el alambre?
4. ¿Por qué se contrae la superficie de una gota de agua?
Una gota es un volumen pequeño de algún líquido delimitado por superficies
encadenadas entre sí , las moléculas que se encuentran en la superficie reciben la
presión atmosférica que se transmite como una fuerza dirigida hacia el interior y la
tensión superficial del líquido permite que se forme una esfera.
6.- Menciona una manera de percatarse de la tensión superficial a través de un sencillo
experimento (no más de 5 renglones)
Para comprobar la tensión superficial de un líquido, realizaremos el siguiente
experimento, usaremos un vaso de agua, una aguja, y jabón. Pondremos la aguja
flotando sobre la superficie del agua y podremos observar la membrana elástica que
tiene el líquido, después tomaremos una gota de jabón y la pondremos donde flota la
aguja, y hace que la tensión se rompa y la aguja baje al fondo. Esto quiere decir que la
tensión superficial se ha roto.
7. ¿Qué es la tensión superficial y de qué es responsable?
Es el fenómeno por el cual la superficie de un líquido tiene a comportarse como si
fuera una delgada película elástica y esto tiene como principal efecto, la tendencia del
líquido a disminuir su superficie en lo posible para un volumen dado; además de que
ello permite que algunos objetos no muy pesados floten en su superficie
8.-¿Qué son las sustancias tensoactivos?
Son las sustancias que tienen la propiedad de disminuir la tensión superficial de los
líquidos. Al disminuir la tensión superficial, los agentes tensoactivos aumentan la
capacidad de unión del líquido con otras superficies, es decir, aumentan la capacidad de
mojar.
9. El clorometano asciende a una altura de 2.48 cm en un capilar de 0.15 mm de radio.
¿Cuál es la tensión superficial del clorometano suponiendo que el ángulo de contacto es
de 0°?
10.-Se dice que la forma de un liquido es la del recipiente que lo contiene, pero sin un
recipiente y sin gravedad, ¿Cuál es la forma natural de una gota de agua?¿Por que las
gotas más grandes están más aplanadas?
Esférica.
Si observamos con atención una gota de agua , descubrimos que es esférica. La gota
adopta esta forma por una propiedad de las superficies de los líquidos llamada tensión
superficial.
El efecto de la atracción sobre todas las moléculas de la superficie es hacer que la
superficie del líquido se contraiga y en consecuencia , forme un área del liquido tan
pequeña como sea posible. Las gotas de agua toman una forma esférica porque una
esfera tiene la mínima área superficial para contener un volumen dado.
En la fórmula que determina la tensión superficial:
Observamos claramente que si la longitud aumenta , la fuerza que actúa sobre el liquido
será menor y por ende será menor la Tensión Superficial.
Cuando la gota exceda determinado tamaño, perderá su estabilidad ya que la
“membrana plástica” provocada por la tensión superficial tiene cierta resistencia .
Las gotas de lluvia pequeñas (con radio menor a 1 mm)son esféricas ; las más grandes
asumen forma como de un pan de hamburguesas.
Cuando se agrandan a más de un radio de 4.5 mm, se distorsionan rápidamente, se
esparcen en gotas más pequeñas.
Este cambio singular es el resultado de la tensión de dos fuerzas: la tensión superficial
del agua y la presión del aire que empuja la base de la gota hacia arriba a medida que
esta va cayendo . Cuando la gota es pequeña , la tensión superficial gana y hace que la
gota tome forma de una esfera . Al incrementar el tamaño de la gota , la velocidad con
la que cae aumenta y la presión en la base que empuja hacia arriba también aumenta ,
resultando en que la gota se aplane y se le forme una depresión . Finalmente , cuando el
radio excede más de 4 mm, la depresión aumenta y forma una bolsa con un anillo de
agua en la parte superior y posteriormente de esta gota grande se forman varias
pequeñas.
11. ¿Qué forma geométrica tiene la mínima superficie para determinado volumen?
La tensión superficial explica la forma esférica de las gotas de los líquidos. Las gotas de
lluvia, las gotas de aceite y las gotas de un metal fundido que caen son esféricas, porque
sus superficies tienden a contraerse y a hacer que cada gota adopte la forma que tenga la
mínima superficie. Esa forma es la esfera, la figura geométrica que tiene la superficie
mínima para determinado volumen. Por esta razón las gotas de niebla y de rocío en las
telarañas, o en las gotas de las hojas aterciopeladas de las plantas son casi esféricas.
12. ¿Qué es lo que causa la tensión superficial?
La tensión superficial es causada por los efectos de las fuerzas intermoleculares que
existen en la interfase. La tensión superficial depende de la naturaleza del líquido, del
medio que le rodea y de la temperatura. Líquidos cuyas moléculas tengan fuerzas de
atracción intermoleculares fuertes tendrán tensión superficial elevada.
13.- sobre la superficie de un estanque es común ver mosquitos “zapateros” que pueden
caminar sobre la superficie del agua sin hundirse. ¿Qué concepto de física explica este
hecho?
La tensión superficial: Que es la cantidad de energía necesaria para aumentar su
superficie por unidad de área. Esto quiere decir que el líquido tiene una resistencia para
aumentar su superficie. Este efecto permite a algunos insectos, como el zapatero
desplazarse por la superficie del agua sin hundirse. La tensión superficial junto a las
fuerzas que se dan entre los líquidos y las superficies sólidas que entran en contacto con
ellos, da lugar a la capilaridad. Como efecto tiene la elevación o depresión de la
superficie de un líquido en la zona de contacto con un sólido.
14. ¿Cuál es la presión dentro de un alvéolo hinchado hasta un radio de 0.08mm si la
tensión superficial del fluido que lo reviste es de 0.04 N/m?
15.- Un tubo de 5mm de diámetro interior se introduce verticalmente en un depósito de
Mercurio. La tensión superficial del mercurio es de 545 dyn/cm y el ángulo de contacto
es de 120°C.Calcula la diferencia entre el nivel del mercurio en el tubo y en el depósito.
16.- ¿Cómo hace la tensión superficial que se comporte la superficie de un líquido?
La tensión superficial genera una membrana plasmática sobre la superficie del liquido
lo que provoca que podamos hacer que algunas cosas floten sobre ella, ya que opone
una resistencia.
17. ¿Qué le ocurre a la tensión superficial de un líquido cuando se calienta?.
Tomando en cuenta que el aceite forma una película fina sobre el agua debido a la
tensión superficial, ¿Qué le ocurre al aceite que flota sobre una sopa fría cuando se
calienta el líquido?
Primero la tensión superficial disminuye con la temperatura, ya que las fuerzas de
cohesión disminuyen al aumentar la agitación térmica; y en el caso del aceite, al
calentar el líquido frío, ésta comienza a descender.
18.-Se determinó la tensión superficial por el peso de la gota de un cierto líquido,
obteniéndose los siguientes valores: número de gotas = 20, masa de las 20 gotas =
1.474g; aceleración de la gravedad = 981cm/s²; densidad = 1g/cm³; diámetro del capilar
= 0.545cm. ¿Cuál es el valor de la tensión superficial?
19. La densidad del Hg es 13.6 g/cm3 y gama= 480 dina/cm. ¿Cuál sería la depresión
capilar de hg en un tubo de vidrio de 1mm de diámetro interior si se supone que el ángulo
de contacto cuadrado es:
20. ¿Cual es la tensión superficial del aceite de oliva?
Tensión superficial: 32 x N/m
TUBO DE VENTURI
1. ¿Cómo construyes un tubo de Venturi y como calculas la velocidad en la parte
ancha? (Utiliza un máximo de cinco renglones)
Conectamos 2 botellas sin fondo por las bocas, insertando previamente un rehilete en
cada una de su partes angosta y anchas, hicimos circular aire por la estructura y
observamos, después sustituimos los rehiletes por manómetros con agua y de nuevo
hicimos transitar aire con la compresora, esto generó un desnivel en los manómetros y
comprobamos que a mayor velocidad, menor presión.
2. Un tubo de Venturi tiene un diámetro de 0.1524 m y una presión de 4.2 ×104 N /m2 en
su parte mas ancha. En el estrechamiento, el diámetro es de 0.0762 m y la presión es de
3 × 104 N /m2. ¿Cuál es el valor de la velocidad del agua que fluye a través de la
tubería?
3. Menciona por lo menos cinco aplicaciones actuales del tubo de Venturi.
1) En la Industria Automotriz: en el carburador del carro, el uso de éste se pude
observar en lo que es la Alimentación de Combustible.
2) En las hidrolavadoras.
3) En los tubos de los métodos de captación de la energía eólica.
4) En lavadores dinámicos de rocío para la eliminación de la materia suspendida del
aire.
5) En Odontología: el sistema de aspiración de saliva en los equipos dentales antiguos
utilizaban tubos finos Venturi. Ahora la aspiración está motorizada.
4. Se practica un orificio circular de 2 cm de diámetro en la pared lateral de un gran
depósito, a una distancia de 10cm por debajo del nivel del agua del mismo. Calcúlese:
a) La velocidad del líquido
b) Volumen que sale por unidad de tiempo
5.- La diferencia de presión entre la conducción principal y el estrechamiento de un
medidor de Venturi es de 105.Calcular el diámetro que debe tener una tubería para que el
gasto sea de 0.02m3/s a una velocidad de 1.5 m/s.
Datos Fórmula Sustitución
G=.o2 𝑚3𝑠 G=AV A=
.o2 m3 sΤ1.5 𝑚 𝑠Τ
A= ? Despeje A=.01333𝑚2
𝑣2= 1.5 𝑚 𝑠Τ 𝐺𝑉= A
Datos Fórmula Sustitución
A=.01333𝑚2 A=π x 𝑟2 𝑟2=.00424306
π= 3.1416 Despeje r=ξ.00424306
𝐴𝜋=𝑟2 r=.0651397
D = r x2 D= .0651397 m x 2
D= .1302775
6. Por una tubería de 8 cm de diámetro circula agua a una velocidad de 1.5 m/s.
Calcular la velocidad que llevara el agua al pasar por un estrechamiento de la tubería
donde el diámetro es 5 cm.
7. El agua que fluye a 6 m/s por un tubo de 6cm pasa a otro tubo de 3cm conectado al
primero. ¿Cuál es su velocidad en el tubo pequeño?
8.¿Cómo se da el suministro de gasolina de un motor con carburador?
El suministro de gasolina de un motor con carburador se consigue utilizando un tubo de
Venturi. Para lograr la carburación adecuada, el aire acelera su paso en el tubo de
venturi. El vacío que se genera es suficiente para permitir que la presión atmosférica
empuje la gasolina desde la cámara del flotador hacia la garganta del carburador. La
salida de gasolina se controla mediante la altura de nivel de bencina, en la cámara del
flotador y un orificio calibrado (jet).
9. Por una tubería de 3.81 cm de diámetro circula agua a una velocidad de 3 m/s. en una
parte de la tubería hay un estrechamiento y el diámetro es de 2.54 cm. ¿Qué velocidad
llevara el agua en este punto?
10.- Considérese el medidor de Venturi de la figura. Aplicando la ecuación de Bernoulli
a los puntos 1 y 2 y la ecuación de continuidad, verifique que la velocidad del flujo en
el punto 1 esta dada por :
Se realizara un despeje paso a paso de la velocidad a partir de la ecuación de Bernoulli
y de la ecuación de continuidad, misma que se utiliza en el tubo de Venturi ,para
posteriormente comparar nuestro resultado con la ecuación que nos indica el problema.
11. Un tubo de Venturi puede utilizarse como un medidor de flujo ( ver figura). Si la
diferencia en la presión P1-P2 = 15 kPa, encuentre la tasa de flujo del fluido en Ft3/s
dado que el radio del hubo de salida es de 2.0 cm, el radio del tubo de entrada es de 4.0
cm y el fluido es gasolina (densidad igual a 700 kg/m3).
12. En la parte mas ancha de un tubo de Venturi hay un diámetro de 10.16 cm y una
presión de 30000 Pa. En el estrechamiento del tubo el diámetro mide 5.08 cm y tiene
una presión de 19000 Pa. ¿Cuál es la velocidad del agua que fluye en la tubería?
13. Por un tubo de Venturi que tiene un diámetro de 25cm en la sección de entrada y de
2000 mm en la sección más angosta, circula un aceite mineral de densidad relativa 0.80.
La caída de presión entre la sección mayor y la de la garganta, medida en el aparato, es
de 0.90 Ibf/cm2. Hállese el valor del caudal en m3/s.
14. El diámetro en la parte más ancha del tubo de Venturi mide 24.5 cm y el diámetro
de su parte mas angosta mide 11.3 cm. La presión en la parte más ancha es de 57.1 kPa
y la presión en su parte más angosta es de 32.6 kPa. Calcula la velocidad a la que un
flujo de aire recorrería la parte más ancha del tubo.
16. Un combustóleo de densidad 820kg/m3 fluye atraves de un medidor de venturi que
tiene un diámetro de garganta de 4 cm y un diámetro de entrada de 8 cm. La caída de
presión entre la entrada y la garganta es de 16 cm de mercurio. Encuéntrese el flujo. La
densidad del mercurio es de 13 600 kg/m3
17. Un medidor de Venturi tiene una tubería de 10 plg de diámetro y el diámetro de la
estrangulación es de 5 plg. Si la presión del agua en la tubería es de 8.0 Ib/plg2,
determinar el ritmo del flujo de agua en pies3/s (flujo volumétrico)
18. ¿Cómo gana energía cinética el fluido que experimenta aceleración en la región
estrecha?
En el tubo de Venturi, la energía cinética se gana, si la velocidad del fluido aumenta en
el estrechamiento, esto obliga a que necesariamente tendrá que disminuir su energía
potencial en la misma cantidad, la cual se manifiesta como presión y necesariamente
tendrá que disminuir la presión.
Si un fluido en una parte de un tubo aumenta su velocidad, al mismo tiempo disminuye
su presión estática.
19. El flujo sanguíneo de la arteria de un perro se hace pasar por un tubo de Venturi. La
parte más ancha de dicho tubo tiene un área transversal de A1 = 0.08 cm2 que es igual al
área transversal de la arteria. La parte más estrecha del tubo tiene un área A 2 = 0.04
cm2. La caída de presión en el venturimiento es 25 Pa. ¿Cuál es la velocidad V1 de la
sangre en la arteria?
20.-En la parte más ancha del tubo de Venturi hay un diámetro de 10.16 cm una presión
de 30000 Pa . En el estrechamiento del tubo el diámetro mide 5.08 cm y tiene una
presión de 19000 Pa. ¿Cual es la velocidad del agua que fluye en la tubería?
21. El gasto en una tubería por la que circula agua es 208 L/s. En la tubería hay
instalado un medidor de Venturi con mercurio como liquido manométrico. Siendo 800
y 400 cm2
las secciones en la parte ancha y estrecha de la tubería, calcular el desnivel que se
produce de mercurio.
22. Un tubo de Venturi tiene un diámetro de 0.1524 m y una presión de 4.2 ×104 N /m2
en su parte mas ancha. En el estrechamiento, el diámetro es de 0.0762 m y la presión es
de 3 × 104 N /m2. ¿Cuál es el valor de la velocidad del agua que fluye a través de la
tubería?
23. La rama derecha del manómetro mide la presión de la corriente del aire o presión
estática a través de unos orificios perpendiculares a la dirección del flujo. Si el fluido en
el tubo es mercurio, con una densidad de 13 600 kg/m3 y Δh = 5,00 cm, encuentre la
velocidad del flujo del aire, considerando que su densidad es de 1.25 kg/m3.
24. ¿Dónde es mayor la velocidad del fluido, en la parte ancha o en la parte estrecha del
tubo de Venturi?
La velocidad es mayor en la parte angosta del tubo, ya que el fluido en movimiento
pasa a través de la sección angosta al mismo tiempo que disminuye la presión en esa
sección, además esto puede explicarse mediante la sustitución de valores en la ecuación
de Bernoulli.
25) La diferencia de presión entre la conducción principal y el estrechamiento de un
medidor de Venturi es de 105 Pa. Las áreas de la conducción y el estrechamiento son
0.1 m2 y 0.005 m2 , respectivamente. ¿Cuantos metros cúbicos por segundo circulan por
el conductor? El liquido del conducto es agua.
Datos: Formula
Dp = 1,000,000 pa Dp= (r/2) [(V1)2-(V2)2] G= AV
G= ? 2000 m2/s2 = [(V1)2-(V2)2] G= (0.1 m2)
( .0011166 m/s)
A1= 0.1 m2 A1V1=A2V2 G= .00011166 m3/s
A2= 0.005 m2
26.- El diámetro de la parte más ancha de un tubo de venturi mide 24.5 cm y el
diámetro de su parte más angosta mide 11.3cm: La presión en la parte más ancha del
tubo de venturi es de 57.1 kpa. Calcula la velocidad en la que un flujo recorrerá la parte
más ancha del tubo.
27. Por un tubo de Venturi que tiene un diámetro de 0,5 m en la sección de entrada y de
0,01 m en la sección de salida, circula gasolina de densidad relativa 0,82. Si el gasto
volumétrico es de 15 ft3/ min, determínese la caída de presión entre la sección mayor y
la de la garganta medida en Ibf/ plg2.
NUMERO DE REYNOLDS
1.-Si por un tubo de 2cm de radio circula lodo de densidad 0.9 g/cm³ y 10 cP de
coeficiente de viscosidad, a una velocidad de 3.2 m/s, ¿Cuál es el régimen X que circula
el lodo?
3. Por un tubo de 3mm de diámetro fluye agua a 20° C con una velocidad de 50 cm*s-1
a) ¿Cuál es el numero de Reynolds?
b) ¿Cuál es la naturaleza del régimen? El régimen por el que circula el petróleo es
laminar ya que el numero que resultó fue menor que 2000.
4.- ¿Qué es el número de Reynolds?
El número de Reynolds, es un número que nos sirve para saber si un fluido es laminar o
turbulento, si el número es menor de 2000 el flujo será laminar y si es mayor de 4000 el
flujo será turbulento.
5.- Por una tubería de 1.3 cm de radio circula petróleo de densidad 0.85 y 11 cP
de coeficiente de viscosidad, a una velocidad de 1.02 m/s . Determine el valor del
régimen X que circula el petróleo.
6. Teniendo agua a 20 °C circulando por un tubo de 1 cm de diámetro, con una
velocidad de 1 cm/s, ¿cuál será el número de Reynolds?
7. Enuncia los números para que un flujo sea laminar y turbulento, así como la ecuación
para el numero de Reynolds.
Para valores de ℜ≤ 2000 el flujo se mantiene estacionario y se comporta como si
estuviera formado por láminas delgadas, que interactúan sólo en función de los
esfuerzos tangenciales existentes. A este flujo se le llama flujo laminar. El colorante
introducido en el flujo se mueve siguiendo una delgada línea paralela a las paredes del
tubo.
Para valores de2000 ≤ℜ≤ 4000 la línea del colorante pierde estabilidad formando
pequeñas ondulaciones variables en el tiempo, manteniéndose delgada. Este régimen se
denomina de transición.
Para valores de R e≥ 4000 , después de un pequeño tramo inicial con oscilaciones
variables, el colorante tiende a difundirse en todo el flujo. Este régimen es llamado
flujo turbulento, caracterizado por un movimiento desordenado, no estacionario y
tridimensional.
8. Por un tubo de 10 mm de diámetro sube agua a 20° C y a una velocidad de 50 cm/s,
¿Cuál es el número de Reynolds?
9. De acuerdo con la expresión del número de Reynolds , ¿Por qué si se quiere diseñar
un tubo por el que circule un flujo laminar, se tiene que tomar en cuenta la viscosidad
de dicho fluido?
Para que el flujo que pase por el tubo sea laminar el número de Reynolds debe ser
inferior a 2000 al ser sustituido en la ecuación, para ello el valor de la viscosidad debe
de ser alto para que la velocidad sea baja o de lo contrario se generaría un flujo
turbulento o de transición.
10.- Determínese la máxima cantidad de agua que puede pasar por un minuto a través
de un tubo de 3cm de diámetro sin que sea un flujo turbulento. Considérese que el
máximo numero de Reynolds para un flujo no turbulento debe ser2000.
Para el agua ῃ= 1 x 10-3 Pa*s.
11.- ¿Qué pasa con el numero de Reynolds si es menor que 2100 y mayor que 4000?
Si el numero es menor que 2100, será un flujo laminar, y si es mayor a 4000 es
turbulento.
12) ¿Qué tan rápido puede caer una gota de lluvia (r = 1.5mm) a través del aire, si su
flujo está cercano a ser considerado turbulento, es decir, para NR cercano a 10? Para el
aire η = 1.8x10-5 Pa*s y una densidad de 1.29 Kg/m3.
13.-Calcula el número de Reynolds del agua, con una velocidad de 20 m/s, un diámetro
de 40 m y viscosidad de 30pl.
14. Por una tubería de 1.3 cm de radio circula petróleo de densidad 0.85 g/cm3 11.4 cP
de coeficiente de viscosidad de 1 m/s. Determínese el régimen por el que circula
petróleo.
15.- Para el agua a 20 circulando por un tubo de 20 cm de diámetro con una
velocidad de 10 cm/s el número de Reynolds es :
16. Calcular el número de Reynolds para la sangre que circula a 30 cm/s por una aorta
de 1 cm de radio. Suponer que la sangre tiene un viscosidad de 4 mPa*s y una densidad
de 1060 kg/m3.
18.-Por un tubo de 10mm de diámetro sube agua a 20°C a una velocidad de 50 cm/s.
¿Cuál es el número de Reynolds?
19. ¿Cuál es la fórmula del numero de Reynolds? (Explica a que se refiere cada una de
sus letras).
NR = Numero de Reynolds
ρ = Densidad del fluido
D = Diámetro de la tubo a través del cual circula el fluido
v = Velocidad del fluido
η = Viscosidad del fluido
20. Por un tubo de 3 mm de diámetro fluye agua a 20 con una velocidad de 50 cm/s.
a)¿Cual es el número de Reynolds ?
b) Debido a que el Numero de Reynolds es muy pequeño (menor a 2000), su régimen
de circulación es laminar.
21.- De acuerdo con la expresión del número de Reynolds, ¿Qué valores debe tener un
flujo en una tubería para que sea considerado turbulento?
Al obtener el número de Reynolds debe ser superior a 4000, y así es considerado
turbulento
ECUACION DE POISEUILLE
1. ¿Qué papel tiene la viscosidad de un fluido y qué efecto produce dentro un conducto
o tubo?
La viscosidad es la resistencia que presenta un fluido a moverse o deformarse, y el
efecto que esta produce en un tubo es en la velocidad a la cual el líquido se desplazara
a través de este.
2. Por un tubo de 1 cm de radio fluye agua a 20ºC. Si la velocidad en el centro es de
10cm/s-1, hállese la caída de presión a lo largo de una sección de 2m de tubo debida
a la viscosidad.
3.- Para una misma diferencia de presión (p1-p2) circula 16 veces más fluido por una
tubería de 2mm de radio por otra de 1mm de radio. ¿Cuál es el gasto para cada caso?
4. Cuando un cuerpo sólido se mueve en un fluido experimenta una resistencia que
se opone a su movimiento, es decir, presenta una fuerza en sentido contrario al del
movimiento del cuerpo. ¿Qué fuerza es la anterior?
La fuerza es viscosidad
5. Define y explica la Ley de Poiseuille.
Es la ley que permite determinar el flujo laminar estacionario de un líquido
incompresible y uniformemente viscoso que también es denominado fluido
newtoniano, a través de un tubo cilíndrico de sección circular constante, tiene la
fórmula:
Donde
r = radio de la tubería
P1–P2 = es la caída de presión entre los dos extremos
L = largo del tubo
η= viscosidad
6. ¿Qué ecuación se aplica al flujo sanguíneo?
La ecuación de Poiseuille
G=π r4 ( P1−P2 )
8ηL
donde:
r=radio deltub o
P1−P2=gradiente de presion
η=viscocidad del fluid o
L=longitud del tub o
7. Por un tubo horizontal de 1.88 cm de radio interno y 1.26 de longitud fluye
líquido (viscosidad = 1.55 x 10-3 N* s/m2). El flujo volumétrico es de 5.35 x 10-2 L/min.
Calcule la diferencia de presión entre los dos extremos del tubo.
ΦV=πr 4 (P1−P2 )
8 ηL
8. ¿Cuánta agua fluirá en 5s por un tubo capilar de 200 mm de longitud y 1.5 mm de
diámetro, si la diferencia de presiones a lo largo del tubo es de 5cm de Hg? La viscosidad
del agua es de 0.801cP y la densidad del mercurio es de 13600 Kg/m3
9) Dentro de un tubo de velocidad de la sangre es de 0.006 cm/s y su radio r es de 3
x 10 -4 cm ¿Cuál es el flujo Q en el capilar?
Datos: Formula
v= .006cm/s (.00006m/s) G= AV
r= .000003m G=[(.000003m)2](3.1416)(.00006m/s)
G= 1.69646 X 10^-15
10. ¿Qué relación tiene la ley de Poiseuille con los pulmones?
La relación es debido a que la ley de Poiseuille es aplicable en el flujo del aire que
pasa por los alveolos pulmonares, ya que detecta el flujo laminar estacionario de un liquido
incomprensible y viscoso.
11. Imaginemos un bloque sólido (no fluido) sometido a una fuerza tangencial
(por ejemplo: una goma de borrar sobre la que se sitúa la palma de la mano que empuja en
dirección paralela a la mesa.) En este caso (a), el material sólido opone una resistencia a la
fuerza aplicada, pero se deforma (b), tanto más cuanto menor sea su resistencia. Si
imaginamos que la goma de borrar está formada por delgadas capas unas sobre otras, ¿Cuál
es el resultado de la deformación del sólido?
El resultado de la deformación es el desplazamiento relativo de unas capas
respecto de las adyacentes, tal como muestra la figura (c).
13. ¿Cuál debe ser la diferencia de presión entre los dos extremos de un tramo de
oleoducto de 1.9 km, con 35 cm de diámetro si tiene que conducir petróleo p = 950 kg/m3, n
= 0.20 Pa*s y a un flujo de 450 cm3/s.?
14.- Menciona 3 unidades con las que se mide la viscosidad
(laboratorio) CGS = POISE
SI= =
poise (p) [=dina.s/cm2=0,1 poiseuille]
stoke(St)[=cm2/s=poise/ρ]
[densidad ρ=m/V g.cm-3]
15 ¿De qué depende y de qué es independiente la viscosidad?
Dependiente
• Temperatura
• Estructura molecular
• Fuerza de cohesión
• Peso molecular (Núm. De moles)
Independiente
• Fuerza
• Volumen
• Área
16. ¿Qué es viscosidad?
La viscosidad (η ) se define como la propiedad de los fluidos, principalmente de los
líquidos, de oponer resistencia al desplazamiento tangencial de capas
de moléculas.
Un fluido que no tiene viscosidad se llama fluido ideal. La viscosidad sólo se
manifiesta en líquidos en movimiento.
18. La sangre tiene viscosidad ¿Por qué?
La sangre sí tiene viscosidad ya que es un fluido que circula por capilares, es decir
las venas, la sangre está compuesta por eritrocitos y diferentes partículas que le dan
espesor y por tanto viscosidad, si la concentración sanguínea aumenta, la viscosidad
también entonces el flujo se vuelve más lento y viceversa. La viscosidad sanguínea
es 1.5 veces mayor con respecto al agua