Definición y Clasificación de Fluidos y sus Propiedades.

1.1. Definición y Clasificación de Fluidos y sus Propiedades.

Los fluidos son sustancias que se caracterizan por tener su masa la capacidad de deformarse escurriendo cuando reciben el efecto de una fuerza, por muy pequeña que ésta sea; lográndose que las moléculas que componen la sustancia se comuniquen este efecto. Cuando esta fuerza se manifiesta de manera tangencial logra que "las moléculas roten" siguiendo la trayectoria del conducto o abandonan el contenedor que las confina.

En la naturaleza las sustancias se presentan en cualquiera de los tres estados de la materia: sólido, líquido o gaseoso. Se diferencian, desde el punto de vista de su agrupación molecular, por las distancias y las fuerzas cohesivas intermoleculares; fuerzas que son relativamente grandes en los sólidos, medianas en los líquidos y extremadamente pequeñas en los gases. Esta característica permite separar las sustancias en solo dos grupos: Fluidos y Sólidos.

Los gases y los líquidos son fluidos, concretamente por su movilidad al deformarse debido al efecto de cualquier fuerza externa por muy pequeña que sea. Además, los líquidos se diferencian de los gases porque prácticamente son incompresibles, mientras que los gases son compresibles debido a que las moléculas que lo constituyen pueden aglutinarse o expansionarse ocupando todo el espacio que disponen en el recipiente o conducto donde se encuentran. En cambio, los sólidos no comparten esta propiedad sino que bajo el efecto de una fuerza tangencial sufren inicialmente una deformación elástica que de continuarse alcanza el límite elástico tolerable provocándoles una ruptura o sea una deformación permanente e irreversible y nunca llegan a escurrirse.

La palabra fluido proviene del latín "Fluere" que significa fluir. Los fluidos entonces fluirán ante el efecto de una fuerza; aunque fuese solo para adoptar la forma del recipiente que los contiene.

un fluido se puede estudiar como un medio continuo (es decir sin considerar lo que ocurre a nivel de interacción de las moléculas) y por lo tanto su comportamiento se puede describir matemáticamente siguiendo el movimiento de pequeños volúmenes de masas de la sustancia. Esto indica que lo que se toma como estudio, en todo caso, son los efectos promedios de un conglomerado de moléculas que conforman la sustancia del fluido.

Por lo tanto se puede definir a un Fluido como una sustancia cuya masa tiene la capacidad de deformarse continuamente, "acomodando sus moléculas", al ser sometida a una fuerza tangencial.

Los fluidos se clasifican en newtonianos y no newtonianos. En el flujo newtoniano hay una relación lineal entre la magnitud del esfuerzo cortante aplicado y la rapidez de deformación resultante “ µ ” es constante en la ecuación de la ley de viscosidad de Newton). En el flujo no newtoniano hay una relación no lineal entre la magnitud del esfuerzo cortante aplicado y la rapidez de deformación angular.

1.1.1. Densidad, Peso específico, Volumen Específico Viscosidad, Tensión superficial y Capilaridad.

Viscosidad: Esta propiedad se origina por el rozamiento de unas partículas con otras cuando un líquido fluye. Por tal motivo, la viscosidad se puede definir como una medida de la resistencia que opone un líquido a fluir.

La unidad de viscosidad en el Sistema Internacional es el pascal-segundo (pa• s), definido como la viscosidad que tiene un fluido cuando su movimiento rectilíneo uniforme sobre una superficie plana es retardado por una fuerza de newton por metro cuadrado de superficie de contacto con el fluido, cuya velocidad respecto a la superficie es de un metro por segundo.

• Unidades de viscosidad

• Medidas de la viscosidad

• Unidades de viscosidad

La viscosidad de un fluido puede medirse por un parámetro dependiente de la temperatura llamado coeficiente de viscosidad o simplemente viscosidad:

Coeficiente de viscosidad dinámico, designado como η o μ. En unidades en el SI: [µ] = [Pa•s] = [kg•m-1•s-1] ; otras unidades:

1 poise = 1 [P] = 10-1 [Pa•s] = [10-1 kg•s-1•m-1]

Coeficiente de viscosidad cinemático, designado como ν, y que resulta ser igual al cociente entre el coeficiente de viscosidad dinámica y la densidad del fluido. ν = μ/ρ. (En unidades en el SI: [ν] = [m2.s-1]. En el sistema cegesimal es el stokes (St).

Tensión superficial

La tensión superficial hace que la superficie libre de un líquido se comporte como una finísima membrana elástica.

Este fenómeno se presenta debido a la atracción entre las moléculas del líquido. Cuando se coloca un líquido en un recipiente, las moléculas interiores se atraen entre sí en todas direcciones por fuerzas iguales que se contrarrestan unas con otras, pero las moléculas de la superficie libre del líquido solo son atraídas por las inferiores y laterales más cercanas. Por tanto, la resultante de las fuerzas de atracción ejercidas por las moléculas próximas a una de la superficie se dirige hacia el interior del líquido, lo cual da origen a la tensión superficial.

Debido a la tensión superficial una pequeña masa de líquido tiende a ser redonda en el aire, tal es el caso de las gotas; los insectos pueden caminar sobre el agua, o una aguja puede ponerse en forma horizontal sobre un líquido y no se hundirá.

Capilaridad

La capilaridad se presenta cuando hay contacto entre un líquido y una pared sólida, especialmente si son tubos muy delgados (casi del diámetro de un cabello) llamados capilares.

Cohesión

Es la fuerza que mantiene unidas a las moléculas de una misma sustancia. Por la fuerza de cohesión, si se juntan dos gotas de agua forman una sola; lo mismo sucede con dos gotas de mercurio.

Adherencia

La adherencia es la fuerza de atracción que se manifiesta entre las moléculas de dos sustancias diferentes en contacto. Comúnmente las sustancias liquidas se adhieren a los cuerpos sólidos.

En general, cuando el fenómeno de adherencia se presenta significa que la fuerza de cohesión entre las moléculas de una misma sustancia es menor a la fuerza de adherencia que experimenta al contacto con otra.

Incompresibilidad

Los líquidos se consideran prácticamente incompresibles. No sucede así con los gases que, como ya señalamos, pueden comprimirse

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