EFECTOS DE LA TENSION SUPERFICIAL.

1.4.- EFECTOS DE LA TENSION SUPERFICIAL.

La tensión superficial es 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 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.

Valores para diferentes materiales

Tabla de tensiones superficiales de líquidos a 20 °C:

Material Tensión

Superficial

/ mN/m o dina/cm)

Acetona

23,70

Benceno

28,85

Tetracloruro de Carbono

26,95

Acetato de etilo

23,9

Alcohol etílico

22,75

Éter etílico

17,01

Hexano

18,43

Metanol

22,61

Tolueno

28,5

Agua

72,75

1.5.- DINÁMICA DE LOS FLUIDOS.

Se analiza ahora ciertas características que presenta el flujo de los fluidos.

El flujo de los fluidos puede ser:

a) de régimen estable o inestable

b) rotacional o irrotacional

c) compresible o incompresible

d) viscoso o no viscoso

a) Se entiende por flujo de régimen estable cuando en cada punto del fluido la velocidad permanece constante a través del tiempo, de tal manera que cada partícula que pasa por ese punto tendrá dicha velocidad. En caso contrario el flujo es de régimen inestable.

b) Se entiende por flujo irrotacional aquel movimiento de fluido que en cada punto no tiene velocidad angular neta con respecto a ese punto. En caso contrario el flujo se denomina rotacional.

c) El flujo de un fluido se considera incompresible si su densidad no varía o varía muy poco. En caso contrario se considera compresible. En general se puede considerar que los líquidos son incompresibles.

d) La viscosidad, en el movimiento de los fluidos, es el fenómeno análogo al rozamiento en el movimiento de los sólidos.

Las moléculas de los fluidos pueden desplazarse libremente, lo que da lugar a que tengan una gran variedad de movimientos. En una corriente fluida y en un instante determinado, cada partícula va a poseer una velocidad, que queda definida en un campo vectorial de velocidades. Su representación gráfica se realiza mediante líneas vectoriales, llamadas líneas de corriente. Dichas líneas son tangentes en cualquiera de sus puntos a la dirección de la velocidad de la partícula fluida.

Por otra parte también podemos seguir el curso de cada molécula individualmente, y así obtenemos las trayectorias que, en general, son líneas, diferentes a las líneas de corriente.

Si el régimen es estacionario, es decir, la velocidad del fluido y demás magnitudes físicas en cada punto son constantes en el tiempo, las líneas de corriente y las trayectorias son coincidentes.

1.5.1.- DEFINICIONES Y CARACTERÍSTICAS DEL MOVIMIENTO DE LOS FLUIDOS.

El flujo de fluidos suele ser extremadamente complejo, como se aprecia en las corrientes delos rápidos de los ríos o en las flamas de una fogata, pero algunas situaciones se pueden representar con modelos idealizados relativamente simples.

Un fluido ideal es incompresible (su densidad no puede cambiar) y no tiene fricción interna llamada viscosidad). Los líquidos son aproximadamente incompresibles en casi todas las situaciones, y también podemos tratar a un gas como incompresible si las diferencias de presión de una región a otra no son muy grandes.

La fricción interna en un fluido causa esfuerzos de corte cuando dos capas de fluido adyacentes tienen un movimiento relativo, como cuando un fluido fluye dentro de un tubo o alrededor de un obstáculo. En algunos casos, podemos despreciar estas fuerzas de corte en comparación con las fuerzas debidas a la gravedad y a diferencias de presión.

El camino de una partícula individual en un fluido en movimiento se llama línea de flujo. Si el patrón global de flujo no cambia con el tiempo, entonces tenemos

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