Fluidos en reposo
y en movimiento
Estados de la Materia
Los diferentes estados en que podemos encontrar la materia se
denominan estados de agregación de la materia.
Las distintas formas en que la materia se "agrega", como un conjunto de
átomos, se pueden clasificar en cinco estados:
• Sólido
• Líquido
• Gaseoso
• Plasma
• Condensado de Bose-Einstein
Estados de la Materia
Solido:
Generalmente los cuerpos en estado sólido son rígidos, duros y resistentes.
Características: Tienen forma fija; Su volumen no varía prácticamente al
comprimirlo; Su estructura es ordenada.
Líquido:
Generalmente tienen la capacidad de fluir y adaptarse a la forma del
recipiente que lo contiene.
Características: Su forma es la del recipiente; Su volumen varía poco al
comprimirlo; No tiene una estructura muy ordenada
Estados de la Materia
Gaseoso:
Generalmente en este estado los átomos o moléculas del gas se encuentran
virtualmente libres de modo que son capaces de ocupar todo el espacio
del recipiente que lo contiene.
Características: Su forma es la del recipiente; Al comprimirlos su
volumen varía mucho; Su estructura molecular es desordenada.
Plasma:
Este estado se trata de un gas ionizado, que se alcanza a grandes
temperaturas.
Características: Es el más abundante en el Universo; Los plasmas tienen
la característica de ser conductores de la electricidad; En muchos
casos, el estado de plasma se genera por combustión.
Cambios de estado de la materia
Fluidos
[Definición] Reciben el nombre de fluidos
aquellos cuerpos que tienen la propiedad de
adaptarse a la forma del recipiente que los
contiene. A esta propiedad se le da el
nombre de fluidez. Los líquidos y los gases
son fluidos.
Tensión
Superficial
Viscosidad
Cohesión
Propiedades
Capilaridad
Densidad
Adherencia
Peso
Específico
Propiedades de los Fluidos
[Tensión Superficial] Numerosas observaciones
sugieren que la superficie de un líquido actúa
como una membrana estirada bajo tensión.
Esta fuerza, que actúa paralela a la superficie,
proviene de las fuerzas atractivas entre las
moléculas. Este efecto se llama tensión
superficial .
[Viscosidad] Es una medida de la resistencia de
los líquidos a fluir. Los líquidos que tienen
fuerzas intermoleculares fuertes tienen
viscosidades altas.La viscosidad disminuye al
aumentar la temperatura (las moléculas
adquieren energía y se mueven más fácilmente)
[Capilaridad] Es el ascenso o descenso de un
líquido en un tubo de diámetro pequeño
(capilar) insertado en el líquido. La acción de la
capilaridad es el resultado de la tensión
superficial de las fuerzas adhesivas
Propiedades de los Fluidos
[Fuerzas de Cohesión] Son Fuerzas de atracción intermolecular entre
moléculas semejantes.
Las fuerzas adhesivas son mas grandes que las
cohesivas
El liquido sube por las paredes del recipiente.
El liquido “moja” la superficie
[Fuerzas de Adhesión] Es una atracción intermolecular entre moléculas
distintas.
Las fuerzas cohesivas son mas grandes que las
adhesivas
El liquido se curva hacia abajo.
El liquido “no moja” la superficie
Propiedades de los Fluidos
[Densidad] Es una propiedad que se determina mediante el cociente entre la
masa y el volumen de una sustancia.
La unidad de medida en el S.I. de Unidades es kg/m3, también se utiliza
frecuentemente la unidad g/cm3
La densidad está relacionada con el grado de acumulación
de materia (un cuerpo compacto es, por lo general, más denso
que otro más disperso), pero también lo está con el peso. Así,
un cuerpo pequeño que es mucho más pesado que otro más
grande es también mucho más denso.
[Peso Especifico] Se determina mediante el cociente entre el peso y el
volumen de una sustancia.
La unidad del peso específico en el SI es el N/m3.
El peso específico representa la fuerza con que
la Tierra atrae a un volumen unidad de la misma sustancia
considerada.
Presión
[Definición] Se define como el
cociente entre la componente de la
fuerza perpendicular a la superficie
y el área de dicha superficie.
La unidad de medida en el sistema
internacional es el:
Pascal (Pa) = N/m2
Hidrostática
Atmosférica
Tipos de
Presión
Manométrica
Absoluta
Presión Hidrostática
[Definición] Es la presión que origina un liquido cobre las paredes del
recipiente que lo contiene.
Esta presión actúa en todas las direcciones y aumenta conforme es mayor
la profundad.
La llamada paradoja de Stevin
señala que:
“La presión ejercida por un líquido
en cualquier punto e un recipiente no
depende de la forma de éste ni de la
cantidad de líquido contenido, sino
únicamente del peso especifico y de la
altura que hay del punto considerado a
la superficie libre del líquido”
Presión Atmosférica
[Definición] Es la presión que se ejerce debido al peso de la atmósfera. Se
ejerce sobre todos los cuerpos inmersos en ella y varía con la altura y con
las condiciones climáticas.
En condiciones normales, su valor es de 1 atm
La presión atmosférica no puede calcularse
fácilmente, pero si medirse utilizando un
barómetro, instrumento que sirve para
determinar experimentalmente esta presión.
El primero en medir la presión atmosférica fue
Evangelista Torricelli,
el año 1643.
Presión Manométrica
[Definición] Es la presión relativa que ejerce un fluido, su valor depende de
la presión externa. La presión manométrica puede tener un valor mayor o
menor que la presión atmosférica.
Una presión manométrica de cero
corresponde a una presión que es
igual a la presión atmosférica local.
Los dispositivos para
medir presión se denominan
manómetros (de tubo en U y de
Bourdon)
Presión Absoluta
[Definición] Se denomina presión absoluta a la presión que soporta un
sistema respecto al cero absoluto. Para poder decir que existe
sobrepresión la presión absoluta debe ser superior a la presión
atmosférica.
Sin embargo, cuando la presión absoluta es inferior a la presión atmosférica
decimos que existe una depresión.
Principio de Pascal
Este principio fue enunciado por el físico Blaise Pascal y enuncia lo
siguiente:
“La presión aplicada a un fluido
encerrado en un recipiente se
transmite por igual a todos los
puntos del fluido y a las paredes
del recipiente que lo contiene”
La aplicación más importante de
este principio es la prensa
hidráulica. Se utiliza para
obtener grandes fuerzas al hacer
fuerzas pequeñas.
Prensa Hidráulica
La prensa consta de dos émbolos de distintos diámetros, los cuales
están intercomunicados por un tubo.
Por medio de uno de los émbolos se puede
ejercer una presión en el líquido.
De acuerdo con el principio de Pascal, esta
presión se transmite al otro émbolo con la
misma intensidad, por lo que éste debe subir.
Para que los émbolos mantengan la misma
posición, ambos deben ejercer la misma
presión sobre el líquido.
Principio de Arquímedes
“La corona de oro del rey Herón”
Según se cree, Arquímedes fue llamado por él el rey Herón de Siracusa, donde Arquímedes vivió en
el siglo III A.C., para dilucidar el siguiente problema.
Se cuenta que el rey Herón de Siracusa le había entregado a un platero una cierta cantidad de oro
para con ella le hiciera una corona. Cuando estuvo terminada, se decía que el platero había sustituido
una parte del oro por una cantidad equivalente de plata, devaluando con ello la corona y engañando,
pues, al rey.
El rey encargó a Arquímedes que descubriera si había sido engañado. El problema que Arquímedes
debía resolver era determinar si el joyero había sustraído parte del oro o no, pero no podía romper la
corona para averiguarlo. ¡Eureka! y corrió desnudo. Arquímedes pensó arduamente cómo resolver
el problema, sin poder encontrar una solución.
Se dice que mientras se disponía a bañarse en una tina, en la que
por error había puesto demasiada agua, al sumergirse en ella, parte
del agua se derramó.
Arquímedes se dio cuenta de que este hecho podía ayudarle a
resolver el enigma planteado por Herón y fue tal su regocijo que,
desnudo, salió corriendo de la tina gritando "¡Eureka, eureka!" (que
significa "¡Lo encontré, lo encontré!").
En efecto, Arquímedes, con esta observación, dio origen a un
método para determinar el volumen de distintos tipos de sólidos.
Este método se conoce con el nombre de Medición de Volumen por
Desplazamiento (de líquidos).
Principio de Arquímedes
“Todo cuerpo sumergido en un fluido sufre una
fuerza vertical y hacia arriba (denominada
empuje) cuyo valor es igual al peso del agua
desalojada por el cuerpo”
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