Mecnica De Los FluidosPropiedades de Los Fluidos

Ao 2014

PROPIEDADES DE LOS FLUIDOSDefinicin de FLUIDO:Sustancia que se deforma constatemente cuando se somete a un esfuerzo cortante (por ms pequeo que sea).Sustancia que ocupa la forma del recipiente que lo contiene (LIQUIDO).Sustancia que ocupa la forma y el volumen del recipiente que lo contiene (GAS).

Insertar figura 1.1Fuerza que causa que la velocidad U sea uniformerea de la placa superiorEl fluido se deforma de abdc a la nueva posicin abcdEs la rapidez de deformacin angularEn forma ms generalLEY DE VISCOSIDAD DE NEWTON

el factor de proporcionalidad se denomina viscosidad del fluidoInsertar figura 1.2

UNIDADESSistema de unidades es congruente (o consistente) cuando una unidad de fuerza causa que una unidad de masa sufra una unidad de aceleracin.Sistema SIInsertar tabla 1.1Sistema USCUnidad DerivadaUnidad Derivada

Sistema USI necesita apoyarse en una cte. de proporcionalidad escribiendo la 2 ley de Newton de la formaEn condiciones de gravedad estndar en el vaco:Por lo tanto la gravedad especfica g0 vale en USI:en EEUU, en China o en la LunaEl peso W de un cuerpo se determina por el producto de la masa M por la aceleracin local de la gravedad g.En la contratapa de libro se dan las conversiones en distintos sistemas para varias unidades.

Insertar tabla 1.2PREFIJOS para potencias de 10 en el SISTEMA SI

VISCOSIDAD

Es la propiedad mas importante en el flujo de fluidos.

La viscosidad es la propiedad mediante la cual ofrece resistencia al corte.

Segn la ley de viscosidad de Newton, para una deformacin angular dada, el esfuerzo cortante es directamente proporcional a la viscosidad.

Ej. La miel y la brea son altamente viscosos; el agua y el aire tienen viscosidades muy pequeas.

La viscosidad de un gas aumenta con la temperatura.La viscosidad de un lquido disminuye con la temperatura.

VISCOSIDAD

Para presiones bajas la viscosidad depende slo de la temperatura.

En estado de reposo, o cuando no existe movimiento diferencial entre capas adyacentes, du/dy es cero y no existe esfuerzo cortante (esttica de los fluidos Cap. 2).

Las dimensiones de la viscosidad:

Por la 2 ley de Newton:

entonces la viscosidad tambin se puede expresar:

VISCOSIDAD

UNIDADES para la viscosidad Absoluta o Dinmica Para el sistema SI (1 E-3 Ns/m2)

Para el sistema USC

Para el sistema CGS Poise (P)

VISCOSIDAD

Viscosidad Cinemtica:Para el sistema SI(1 E-6 m2/s)

Para el sistema USC

Para el sistema CGSStoke (St)Valores dever figuras C.1 y C.2 del apndice C

MEDIO CONTINUO

Para adoptar bases matemticas o analticas, es necesario considerar que la estructura molecular original es reemplazada por un medio hipottico llamado medio continuo.

Por ej. la velocidad de un punto debe ser considerada como el promedio de la velocidad de la masa que rodea ese punto.

La densidad, el volumen especfico, la presin, velocidad y aceleracin se supone que varan contnuamente en todo el fluido o que son constantes.

DENSIDAD

se define como la masa por unidad de volumen

para agua a presin estandar (760 mmHg) y a 4 C,

o bien

VOLUMEN ESPECIFICO

es el recproco de la densidad, es decir, el volumen ocupado por la unidad de masa.

PESO ESPECIFICO

es el peso por unidad de volumendepende de la aceleracin de la gravedad

DENSIDAD RELATIVA

relacin entre el peso de una sustancia y elpeso de un volumen equivalente de agua encondiciones estndar.

PRESIN

es la fuerza normal que enpuja contra unrea plana dividida por el rea.

Dentro de un recipiente, el fluido ejerce tambin enuna presin contra las paredes, y el orecipiente ejerce una reaccin que sercompresiva para el fluido.En esttica de fluidos

GAS PERFECTO

las relaciones termodinmicas y los flujos de fluidos compresibles se limitan al los gases prefectos (o ideales), los cuales satisfacen la siguiente ley:

fluido ideal: carece de friccin y es imcompresiblegas perfecto: tiene viscosidad (desarrolla esfuerzos de corte) y es compresible

La ecuacin se puede escribir

y R tiene unidades de

Ley de CHARLES: p = cte, V del gas depende solo de T

Ley de BOYLE: T = cte, V del gas depende solo de p

haciendo el anlisis a nivel molecular e introduciendo la ley de AVOGADRO (volmenes iguales de gases a la misma T y p absolutas tienen el mismo nmero de molculas, por lo tanto, sus masas son proporcionales a los pesos moleculares) resulta el producto MR llamado cte universal de los gases.

M: peso molecular

ver tabla C.3 del apndice C

Calor especfico cv: es el nmero de unidades de calor agregadas por unidad de masa para aumentar la temperatura 1 grado cuando V es cte.

Calor especfico cp: es el nmero de unidades de calor agregadas por unidad de masa para aumentar la temperatura 1 grado cuando p es cte.

k es la relacin de calores especficos

R se relaciona con cv y cp mediante la forma

MODULO ELASTICO A LA COMPRESION

Es importante cuando existen cambios repentinos o grandes en la presin (GOLPE DE ARIETE). Un aumento de presin dp causar una disminucin del volumen -dV.

para agua a 20 C, K = 2.2 Gpa. (Ver tabla C.2 apndice C).

PRESIN DE VAPOR

Cuando la presin arriba de un lquido es igual a la presin de vapor ocurre la ebullicin.Es importante cuando la presin en el flujo tiene una fuerte reduccin en algunos lugares del sistema (CAVITACION).

TENSION SUPERFICIAL

Fenmeno que se observa en la interface entre un lquido y un gas, o entre dos lquidos inmiscibles, debido a la atraccin molecular debajo de la superficie del lquido.Insertar figura 1.6

Valores aprox. de propiedades de lquidos comunesInsertar tabla 1.3