Estados de agregación de la materia

Introducción:

Como ya sabemos, la materia es todo aquello que presente una masa y un volumen.

La masa se define como la cantidad de materia de un cuerpo. Su unidad de medida es el kg.

El volumen se define como el espacio que ocupa un cuerpo. Su unidad de medida es el m3.

La misma se puede encontrar en 4 estados o formas de agregación.

Sólido.

Líquido.

Gaseoso.

Plasma.

La hidrostática se enfoca en el estudio de los líquidos en estado de reposo, sin que otra fuerza realice una alteración en su estado de reposo o en él movimiento del líquido. Esta estudia a los líquidos y gases.

Se basa en la primera y terceras leyes de Newton.

Aunque los estados sólido, líquido y gaseoso comparten las mismas leyes físicas, los líquidos tienen una facilidad para poder cambiar de forma rápidamente, aumentando sólo su volumen, no su masa, lo que hace conveniente estudiarlo por pequeñas partes en vez de hacerlo con todo el fluido.

Desarrollo:

Hidrostática:

La hidrostática es una rama de la hidráulica que estudia el equilibrio de los líquidos cuando se encuentran en estado de reposo. En este caso, al tener una variación pequeña o nula en su velocidad, no existe un esfuerzo cortante (Tangencial) que provoque viscosidad, por lo tanto, no es necesario recurrir a la práctica para conocer sus leyes de manera analítica.

Los líquidos y los gases tienen propiedades en común, como su capacidad de fluir y adoptar la forma de el recipiente que los contiene, por lo que se les conoce como fluidos.

Los líquidos son prácticamente incompresibles, por lo que podemos decir que su volumen sigue siento el mismo. En cambio, el gas se expande y comprime con facilidad.

Como ya se ha mencionado, los fluidos cambian con mucha facilidad de forma, por lo que es más practico estudiar pequeñas porciones de el mismo. Para ellos, se reemplazan las magnitudes extensivas (Dependientes de la cantidad de materia) por las magnitudes intensivas (No dependientes de la cantidad de materia):

La masa se reemplaza por la densidad.

El peso se reemplaza por el peso específico.

Pero antes de continuar, entendamos primero los siguientes conceptos básicos.

Peso:

Es la fuerza gravitacional que se le aplica a un cuerpo, en el caso de la tierra, sería la fuerza gravitacional de la misma.

Sus unidades son el Newton y la libra.

La fórmula para calcularlo es:

p=m∙g

Densidad:

Propiedad física que se puede definir cómo la relación entre la masa de un cuerpo sobre el volumen que ocupa. Cada cuerpo tiene una densidad única.

Su unidad es el k/m^3

Su fórmula es:

D=m/V

Presión:

Es la magnitud de fuerza que se ejerce sobre un área determinada con una dirección perpendicular sobre una superficie.

Su unidad es el pascal

La fórmula para calcularlo es:

P=F/a

Densidad y peso específico:

Como ya mencionamos, la densidad es una magnitud intensiva (Es decir, que no tiene dependencia de la cantidad sino sólo del tipo de materia).

La densidad de los líquidos tiene una variación mínima dentro de amplios límites de temperatura y presión. Por otro lado, los gases son muy sensibles a las variaciones de temperatura y presión.

De esta manera, el peso específico () es el cociente entre el peso (P) y el volumen (V) por unidad de volumen.

Su fórmula es:

= P/V= (m∙g)/V=∙g

Donde g es la aceleración de la gravedad.

Densidad Relativa:

Es la comparación de una sustancia con la de otra tomándola de referencia.

Ambas expresan las mismas unidades y se encuentran en las mismas condiciones de temperatura y presión.

La densidad relativa es adimensional (Sin unidades), ya que está definida como el cociente de dos unidades.

La fórmula para calcularlo es:

D∙R=ρ_r=ρ/(ρH_2 O)

Fuerza y presión

Los fluidos pueden modificar el valor de una fuerza al transmitirla, lo que resta importancia al concepto de fuerza al tratar con fluidos, así que la presión actúa como magnitud física al no cambiar el valor cuando se transmite.

Por eso, es conveniente introducir una magnitud de presión (P) en un fluido con la intensidad de la fuerza que se ejerce, por unidad de área.

Donde la fórmula es:

p=F/A

Para cuando se aplica una fuerza sobre un sólido en equilibrio, no existe restricción

...