• Author / Uploaded
• Gloria Ines Echeverry Garcia

Citation preview

FLUIDOS Al analizar situaciones físicas, la atención generalmente se enfoca en alguna porción de la materia que se separa en forma imaginaria del medio ambiente que le rodea. A tal porción se le denomina el sistema. A todo lo que esta fuera del sistema, y que tiene una participación directa en su comportamiento, se le llama medio ambiente o entorno. Después, se determina el comportamiento del sistema, encontrando la forma en que interactúa con su entorno. Un concepto esencial de la termodinámica es el de sistema macroscópico, que se define como un conjunto de materia que se puede aislar espacialmente y que coexiste con un entorno infinito e imperturbable. El estado de un sistema macroscópico en equilibrio puede describirse mediante propiedades medibles como la temperatura, la presión o el volumen, que se conocen como variables termodinámicas. Objetivo general Comprender los conceptos fundamentales de estática y dinámica de fluidos. Aplicar en problemas de ciencias e ingeniera, las leyes principales que rigen en mecánica de fluidos, termodinámica y teoría de gases. Objetivos específicos Encontrar vía análisis de datos experimentales, el valor de la densidad del fluido hidráulico. Identificar vía análisis de datos experimentales, el gas encerrado en el recipiente, con ayuda de los valores de la constante de gas. Determinar la presión dentro del recipiente de tres preparaciones distintas, con el fin de descartar la peligrosa. Determinar el cociente de los flujos másicos de agua caliente y fría, con el fin de lograr un duchazo agradable. Determinar la eficiencia real de la máquina térmica y el calor absorbido, respectivamente.

TRABAJO COLABORATIVO – FLUIDOS Y TERMODINAMICA

MARCO TEORICO La termodinámica es la disciplina que dentro de la ciencia madre, la Física, se ocupa del estudio de las relaciones que se establecen entre el calor y el resto de las formas de energía. Entre otras cuestiones la termodinámica se ocupa de analizar los efectos que producen los cambios de magnitudes tales como: la temperatura, la densidad, la presión, la masa, el volumen, en los sistemas y a un nivel macroscópico. La base sobre la cual se ciernen todos los estudios de la termodinámica es la circulación de la energía y como ésta es capaz de infundir movimiento. Características la termodinámica presenta tres leyes fundamentales: 1. La primera ley, se conoce popularmente como el principio de conservación de la energía y sostiene que si un sistema intercambia calor con otro, su propia energía interna cambiará. En este caso, el calor será la energía necesaria que deberá intercambiar un sistema para compensar las diferencias entre la energía interna y el trabajo. 2. La segunda ley, propone distintas restricciones para las transferencias de energía, que podrían concretarse si se tiene en cuenta la ley primera; el segundo principio habla de la regulación de dirección en la cual se llevan a cabo los procesos termodinámicos, imponiendo la posibilidad de que los mismos se desarrollen en sentido contrario. Esta segunda ley se encuentra apoyada en la entropía (magnitud física que mide parte de la energía que podrá utilizarse para producir trabajo). 3. La tercera y última ley sostiene que es imposible alcanzar una temperatura que sea igual a cero absolutos a través de un número finito de procesos físicos. Los procesos más importantes que tienen lugar en la termodinámica son: isotérmicos (la temperatura no se modifica), isobáricos (la presión no se modifica), isócoros (el volumen no cambia) y adiabáticos (no se produce transferencia de calor). MECANICA DE FLUIDOS: La mecánica de fluidos es la rama de la física comprendida dentro de la mecánica de medios continuos que estudia el movimiento de los fluidos (gases y líquidos) así como las fuerzas que lo provocan. La característica fundamental que define a los fluidos es su incapacidad para resistir esfuerzos cortantes (lo que provoca que carezcan de forma definida). También estudia las interacciones entre el fluido y el contorno que lo limita. Nótese que los gases pueden comprimirse, mientras que los líquidos carecen de esta característica (la compresibilidad de los líquidos a altas presiones no es exactamente cero pero es cercana a cero) aunque toman la forma del recipiente que los contiene. SISTEMA DE UNIDADES: pág. 1

TRABAJO COLABORATIVO – FLUIDOS Y TERMODINAMICA

En ingeniería es necesario cuantificar los fenómenos que ocurren y para ello se requiere expresar las cantidades en unidades convencionales. Los sistemas de unidades utilizados están basados en ciertas dimensiones básicas, o primarias, apartar de las cuales es posible definir cualquier otra utilizando para ello leyes físicas, dimensionalmente homogéneas que las relacionan. Las dimensiones básicas más usadas son: longitud, tiempo, masa y temperatura. La forma en que se seleccionan las dimensiones básicas apartar de las se pueden definir las restantes, y las unidades que se les asignan, da origen a diferentes sistemas de unidades. PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS: Los fluidos, como todos los materiales, tienen propiedades físicas que permiten caracterizar y cuantificar su comportamiento así como distinguirlos de otros. Algunas de estas propiedades son exclusivas de los fluidos y otras son típicas de todas las sustancias. Características como la viscosidad, tensión superficial y presión de vapor solo se pueden definir en los líquidos y gasas. Sin embargo la masa específica, el peso específico y la densidad son atributos de cualquier materia. 1. Masa específica, peso específico y densidad:  Se denomina masa específica a la cantidad de materia por unidad de volumen de una sustancia. Se designa por P y se define: P = lim ( m/ v) v->0  El peso específico corresponde a la fuerza con que la tierra atrae a una unidad de volumen. Se designa por ß. La masa y el peso específico están relacionados por: ß = Gp 2. Viscosidad: La viscosidad es una propiedad distintiva de los fluidos. Está ligada a la resistencia que opone un fluido a deformarse continuamente cuando se le somete a un esfuerzo de corte. Esta propiedad es utilizada para distinguir el comportamiento entre fluidos y sólidos. Además los fluidos pueden ser en general clasificados de acuerdo a la relación que exista entre el esfuerzo de corte aplicado y la velocidad de deformación. 3. Compresibilidad: La compresibilidad representa la relación entre los cambios de volumen y los cambios de presión a que está sometido un fluido. Las variaciones de volumen pueden relacionarse directamente con variaciones de la masa específica si la cantidad de masa permanece constante. En general se sabe que en los fluidos la masa específica depende tanto de la presión como de la temperatura de acuerdo a la ecuación de estado.

pág. 2

TRABAJO COLABORATIVO – FLUIDOS Y TERMODINAMICA

Julio Gratton- “TERMODINÁMICA E INTRODUCCIÓN A LA MECÁNICA ESTADÍSTICA” https://www.youtube.com/watch?v=xUwlVbF8VtI https://www.tlv.com/global/LA/calculator/steam-table-temperature.html https://poli.instructure.com/courses/10905/pages/teleconferencia-3-s7?module_item_id=563168 http://www.fis.puc.cl/~jalfaro/fis1523/clases/10%20volumen%20de%20control.pdf https://brainly.lat/tarea/4459259

pág. 3