MECÁNICA DE FLUIDOS

CONTENIDO

•VISCOSIDAD•PRESIÓN DE VAPOR•TENSIÓN SUPERFICIAL

VISCOSIDAD.-Para entender mas fácil la viscosidad vendría a ser algo así como el grado de " pegajosidad " que tiene un líquido.

Hablando un poco más claro te diría que la viscosidad es el rozamiento que tienen loslíquidos.Para ello usaremos como ejemplo la miel y el agua ,la miel tiene mayor viscosidad que el agua por lo que es de una textura pegajosa es decir le cuesta trabajo fluir. La unidad de la viscosidad es el poise (dinas-seg)/cm2 a continuación un pequeño experimento.

Si se coloca agua y miel en dos vasos diferentes, y luego los volteamos al mismo tiempo nos daremos cuenta que el que contiene agua se derrama de inmediato, mientras que el que contenía miel se demora y no cae con facilidad; lo cual nos dice .- “LA MIEL TIENE VISCOSIDAD MAS ALTA QUE EL AGUA”

Para calcular la viscosidad es necesario definir el coeficiente de viscosidad denominado eta.

Es decir ETA me da una noción de cuanto se opone cierto liquido a fluir por una tubería, es decir a mayor numero eta mayor será la resistencia del liquido.

Cabe mencionar que para el calculo de la viscosidad es muy importante la temperatura a la que este sometido el liquido. Esto es a mayor temperatura menor viscosidad y el liquido fluirá con mayor facilidad.

VISCOSIDAD NO ES

DENSIDAD !!!. . .

PRESIÓN DE VAPOR.-Los términos vapor y gas se utilizan de manera muy informal. Por lo regular se llama vapor a un gas que existe por debajo de su temperatura crítica porque puede condensarse. Si se comprime continuamente un gas puro a temperatura constante, siempre que la temperatura sea menor que la temperatura crítica, tarde o temprano se alcanzará una presión en la que el gas comenzará a condensarse y convertirse en liquido (o sólido). Si el vapor y el líquido de un componente puro están en equilibrio, la presión de equilibrio se denomina presión de vapor. A una temperatura dada, sólo hay una presión en la que las fases líquida y de vapor de una sustancia pura pueden existir en equilibrio.

El concepto de presión de vapor se puede entender con mayor facilidad si se examina la figura 1, la cual muestra en tres dimensiones la superficie, p,V, T del agua. La presión de vapor está representada por la proyección bidimensional (una curva) de la superficie tridimensional sobre el plano p-T. La perspectiva cruza directamente la región líquido-vapor (por claridad, se incluyó una ligera amplificación de la proyección en la esquina inferior izquierda). La figura 2 es una ampliación adicional de un segmento de la región de la figura 1. Para cada temperatura, podemos leer la presión correspondiente en la que el vapor de agua y el agua liquida existen en equilibrio.

Figura 1 Superficie p-V-T y proyecciones para H2O.

Figura 2

Curva de presión de vapor para el agua. La curva de presión de vapor termina en el punto crítico, como se muestra en la figura 1.

Cambio de la presión con la temperatura

Una forma muy de relacionar la presión de vapor con la temperatura es mediante una técnica gráfica. La curva que se ilustra en la figura 2 p* contra T se puede enderezar por medio de una graficación especial conocida como diagrama de COX, que se prepara como sigue (fig5): 1. Marque en la escala horizontal valores de log p*

para abarcar el intervalo de p* deseado.2. A continuación, trace una línea recta sobre la

gráfica con un ángulo apropiado, digamos 45”, que cubra el intervalo dep*.

3. A fin de calibrar el eje vertical en enteros comunes como 25, 50, 100, 200 grados, etc., usamos una sustancia de referencia, a saber, agua. Para el primer entero, digamos 100 ºF, buscamos en las tablas de vapor la presión de vapor del agua, o la calculamos a partir de la ecuación de Antoine, obteniendo 0.9487 psia. Ubicamos este valor en el eje horizontal y procedemos verticalmente hasta llegar a la línea recta. Luego procedemos horizontalmente hasta topamos con el eje vertical y marcamos ese punto de la escala como 100°F.

4. Escogemos la siguiente temperatura, digamos 200°F.

5. Repetimos los pasos 3 y 4 hasta haber establecido la escala vertical dentro del intervalo de temperaturas deseado.

Diagrama de Cox. Puede verse que la presión de vapor de compuestos distintos del agua describe una línea recta.

La utilidad del diagrama de Cox radica en que las presiones de vapor de otras sustancias graficadas en este conjunto de coordenadas preparadas especialmente producen líneas rectas dentro de intervalos de temperatura amplios, lo que facilita la extrapolación y la interpolación de datos de presión de vapor. Se ha observado que las líneas así construidas para compuestos similares, como los hidrocarburos, convergen en un punto común Como en el diagrama de Cox se obtienen líneas rectas, basta con dos conjuntos de datos de presión de vapor para obtener la información completa sobre la presión de vapor de una sustancia dentro de un intervalo de temperatura bastante amplio.

TENSIÓN SUPERFICIALEs la condición existente en la superficie libre de un líquido, semejante a las propiedades de una membrana elástica bajo tensión. La tensión es el resultado de las fuerzas moleculares, que ejercen una atracción no compensada hacia el interior del líquido sobre las moléculas individuales de la superficie; esto se refleja en la considerable curvatura en los bordes donde el líquido está en contacto con la pared del recipiente. Concretamente, la tensión superficial es la fuerza por unidad de longitud de cualquier línea recta de la superficie líquida que las capas superficiales situadas en los lados opuestos de la línea ejercen una sobre otra.

La tendencia de cualquier superficie líquida es hacerse lo más reducida posible como resultado de esta tensión, como ocurre con el mercurio, que forma una bola casi redonda cuando se deposita una cantidad pequeña sobre una superficie horizontal. La forma casi perfectamente esférica de una burbuja de jabón, que se debe a la distribución de la tensión sobre la delgada película de jabón, es otro ejemplo de esta fuerza. La tensión superficial es suficiente para sostener una aguja colocada horizontalmente sobre el agua. Véase también Capilaridad.La tensión superficial es importante en condiciones de ingravidez; en los vuelos espaciales, los líquidos no pueden guardarse en recipientes abiertos porque ascienden por las paredes de los recipientes.

En el bien conocido experimento en que se demuestra que el acero puede flotar, se coloca cuidadosamente una aguja o una hoja de afeitar sobre la superficie del agua contenida en un vaso. Este experimento es una excelente demostración de la propiedad de los fluidos conocida como tensión superficial . Se sabe que la superficie libre de fluidos está sometida a un estado de esfuerzo, de manera que si por ella se trazase una línea imaginaria, existiría una fuerza de cada lado de la línea.La magnitud de esta fuerza puede medirse por la fuerza necesaria para elevar de la superficie del líquido un anillo de alambre, como se ilustra en la fig. 1. Si S es la tensión superficial del líquido a ambos lados del alambre, como se muestra en la figura 1, la fuerza total F, requerida para levantar el alambre, será:F = D * 2SEn donde D es el diámetro del anillo. Por consiguiente, la tensión superficial S estará dada por:S = F / 2 D

Fig. 1Dispositivo empleado para medir tensión superficial

La tensión superficial de un líquido e función únicamente de la temperatura, si la superficie está expuesta ya sea aire o su propio vapor. La tensión superficial de varios líquidos depende de la substancia en contacto con el líquido. Por ejemplo, la tensión superficial del mercurio, en contacto con el aire, es de 0.482 Kg/m; pero disminuye a 0.402 Kg/m, aproximadamente, cuando el mercurio está en contacto con el agua. Se ha medido la tensión superficial en diferentes líquido, en contacto con otros líquidos o con su propio vapor ó el aire. El fenómeno de la tensión superficial hace que los líquidos en contacto con sólidos formen cierto ángulo con la superficie, como se muestra en la figura 2, al que se denomina ángulo de contacto

Ángulos de contacto de un líquido con la superficie: a) ángulo de contacto > 90°, el líquido no moja la superficie.

ángulo de contacto <90°, el líquido moja la superficie.