Mecánica de Fluidos.

Se define el fluido como la sustancia que se deforma de manera continua ante la aplicación de un esfuerzo cortante, por pequeño que sea.

Características: No experimenta resistencia a la deformación, sino a la velocidad de deformación. La propiedad física responsable de este comportamiento recibe el nombre de viscosidad (se debe al rozamiento de unas párticulas con otras).

- Liquidos: Adoptan la forma del recipiente que ocupan
                Tienen superficie libre
                En general se consideran incompresibles, es decir de densidad
                constante

- Gases: Ocupan todo el recipiente que los contiene
              En general se consideran compresibles,(densidad variable)

- Plasma: Gases enrarecidos

Para estudiar los fluidos estableceremos la hipotesis del medio continuo. Esta hipotesis, establece que los fluidos contienen una distribución continua de materia. No hay espacios vacios, no hay saltos discretos (despreciables).

En el caso de gases enrarecidos existe una discontinuidad en la materia. Esto se da a bajas presiones.

Empecemos con las propiedades:

Densidad: relación entre la masa y el volumen, en el sistema internacional viene determinada en kilogramos por metro cúbico.

La densidad relativa es la relación entre la densidad de una sustancia respecto de una patrón. Para liquidos la densidad patrón, es la del agua a 0ºC y una atmosfera. Para gases la del aire a 0ºC y una atmosfera.

Densidad del agua: 1000 Kg/m^3

Peso específico: es el producto de la densidad por la gravedad. Viene medido en Newtons por metro cúbico. El del agua= 9800 N/m^3

Presión de vapor: Presión ejercida por las moleculas en fase gaseosa. Función del fluido y de la temperatura a la que se encuentre éste.

Ecuación de estado: Relación entre presión, temperatura y densidad. No existe una relación de este tipo para líquidos. Se usan tablas.

Para gases, tenemos para empezar la ecuación de los gases perfectos. PV = nRT (Ecuación válida para bajas presiones y altas temperaturas).

n= masa/peso molecular
R= constante universal
P= Presión
V= Volumen
T= Temperatura

Manipulando la ecuación podemos llegar a una expresión del estilo,

P= peso específico * Constante * T

Donde la constante es específica para cada gas y viene en metros por temperatura (grados kelvin)


Veamos los procesos termodinámicos de los gases perfectos: El derrame de un gas se puede caracterizar por la siguiente ecuación.
P= c * densidad^k , donde c= constante y K= constante que depende del derrame, y P= Presión total.

Proceso isotérmico: o de temperatura constante. K=1

P/densidad= c = RT

Proceso adiabático: sin variación o intercambio de calor.

K= cp/cv

Proceso isóbaro: o de presión constante. K=0

P= c

Proceso isocoro: o de volumen constante.

densidad = constante

Tensión superficial: Propiedad que produce las formaciones de gotas y los efectos de capilaridad. Debido a fuerzas moleculares de distinta fuerza, se produce un desequilibrio que genera una fuerza resultante (tensión superficial)

Elasticidad: Los cuerpos se deforman ante la aplicación de una fuerza exterior recuperando su forma primitiva cuando esta cesa.

En fluidos hablamos pues de un cambio de volumen ante un cambio de presión. Es decir de diferenciales de volumen y presión.

De la experimentación se obtiene que:

-dV/V = alfa dP  esta es la relación entre el aumento de presión y la disminución de volumen. Alfa es el coeficiente de compresibilidad única

y 1/alfa= Ev o modulo de estabilidad volumétrica.

Continuando vamos a analizar el caso de los líquidos.

masa = constante= densidad * volumen, en diferenciales

densidad = ro (no se como ponerlo en letras griegas  )
dm= 0 = ro dV + V d(ro)

junto con las expresiones anteriores, obtenemos la Ley de Newton de la velocidad:

dP/d(ro)=Ev/ro= C^2

Donde C es la velocidad con la que se propaga el sonido en el fluido correspondiente.

No se si te voy a "pisar" el desarrollo del topic  , pero seria interesante desarrollar el comportamiento de las moleculas del agua tanto en estado liquido como en estado solido ante un cambio en la intensidad del campo magnetico.

Para el caso de los gases.

Proceso isotérmico:

Habiamos visto que P= c * ro en derivadas

dP= c *d(ro) operando Ev= P

Proceso adiabático:

Ev= K*P

Dejando un poco de lado las formulas, veamos tres casos en los que la hipotesis de incompresibilidad de los liquidos no puede ser aplicada.

1) Cuando las masas liquidas sean de dimensiones considerables. En el mar, según vamos sumergiendonos, la presión aumenta considerablemente con lo que la densidad varía.

2) Cuando existen variaciones grandes de presión. La masa fluida no tiene porque ser grande. Caso de variaciones bruscas de presión. esta variación produce cambios de densidad.

3)Cuando la velocidad de desplazamiento del fluido sea del mismo orden de magnitud que la velocidad del sonido en ese mismo fluido.

No se si te voy a "pisar" el desarrollo del topic  , pero seria interesante desarrollar el comportamiento de las moleculas del agua tanto en estado liquido como en estado solido ante un cambio en la intensidad del campo magnetico.

Bueno todavía me quedan las viscosidades. 

En principio eso escapa completamente al campo de aplicación de la mecánica de fluidos.

Para empezar, creo recordar que el agua era aislante y por tanto no conductor y ajeno a los campos magnéticos. Son las sales disueltas las que convierten el agua en conductora, pero en ese caso son dichas sales las que se ven influenciadas por los campos, nunca las moleculas de agua.

Quiza alguien pueda confirmar o corregir lo que he dicho

Cita de: Coldhearth en Martes 06 Diciembre 2005 00:23:38 am

No se si te voy a "pisar" el desarrollo del topic  , pero seria interesante desarrollar el comportamiento de las moleculas del agua tanto en estado liquido como en estado solido ante un cambio en la intensidad del campo magnetico.

Bueno todavía me quedan las viscosidades. 

En principio eso escapa completamente al campo de aplicación de la mecánica de fluidos.

Para empezar, creo recordar que el agua era aislante y por tanto no conductor y ajeno a los campos magnéticos. Son las sales disueltas las que convierten el agua en conductora, pero en ese caso son dichas sales las que se ven influenciadas por los campos, nunca las moleculas de agua.

Quiza alguien pueda confirmar o corregir lo que he dicho

Cazurro que es uno  , me referia mas bien no al agua pura(h2O) sino al agua de mar , mas en concreto a la del artico.

Mis tiros iban por una idea  , mas bien una intuicion  , si disminuye la salinidad y el campo magnetico tambien lo hace, esto podria desembocar en que de alguna manera ciertas corrientes que de alguna manera estaban "sujetas" al Artico, al confluir estas dos circunstancias, estas se vean libres, de esta supuesta fuerza y se extiendan hacia latitudes mas bajas.

Suponiendo que el campo magnetico tendria ese efecto de freno sobre las corrientes del Artico. 

El campo magnético terrestre no es suficientemente grande como para poder influir de esa manera. Es lo que yo creo vamos. Influyen aquí más bien factores físicos, que si pueden ser desarrollados a traves de la mecánica de fluidos

Viscosidad: Es una propiedad termodinámica que dependerá de la presión y de la temperatura. Tiene que ver con las fuerzas de rozamiento que experimentan las moleculas en un medio continuo que se deforma. Los fluidos no experimentan resistencia a la deformación sino a la velocidad de deformación, luego no tiene sentido hablar de la viscosidad en un fluido en reposo, puesto que para que halla viscosidad en el fluido debe estar en movimiento.

Vicosidad dinámica (mu): Debeis imaginaros una porción de fluido muy pequeña de forma rectangular. Sobre su borde superior se ejerce una fuerza cortante (tau) de forma que el rectangulo sufre una deformación ( se tumba respecto de la verical) una cantidad diferencial de (teta)., ya que el borde superior se mueve un poco más rápido (du= diferencial de velocidad)

En la mayoría de fluidos esto resultaría que

(tau)= (mu) * d(teta)/ dt

Donde:
d(teta) diferencial de teta
dt= diferencial de tiempo.

Pero para angulos muy pequños la tangente del angulo coincide con el angulo, a consecuencia de esto podemos expresar, la Ley de Newton de la viscosidad:

(tau) = (mu) * du/dt

Los fluidos que siguen esta ley se denominan newtonianos: aire, agua, aceites ligeros,...

(Mu) se mide en newtons * segundo/ metros^2 unidad denominada Poiseville en el sistema internacional MKS.