UNIVERSIDAD TÉCNICA DE MACHALA FACULT ACULTAD DE CIENCIAS QUIMICAS Y DE LA SALUD CARRERA DE BIOQUIMICA Y FARMACIA
NOMBRE: NICOL PRADO TORRES. FECHA: MARTES, 28 DE ENERO DEL 2014. CURSO: PRIMER SEMESTRE DE BIOQ. Y FARMACIA PARALELO: “B DOCENTE: D!. D!. FREDD FR EDDY Y PEREIRA "UANUCHE.
TEMA:
FLUI DOS EN REPO SO
La rama de la física que estudia los fluidos, recibe el nombre de mecánica de los fluidos la cual a su vez, tiene varias clasificaciones, una de ellas: * Hidrostática: Orienta su atención a los fluidos en equilibrio, o sea fluidos en reposo. Hidrostática: Orienta Los fluidos en reposo son sustancias en las que no existen fuerzas que alteren su movimiento o posición. Característica: La fuerza eercida sobre cualquier partícula del fluido es la misma en todas las direcciones. !i las fuerzas fueras desi"uales, la partícula se desplazaría en la dirección de la fuerza resultante. Propiedades de los fluidos en reposo La Densidad #sta se define como el cociente de entre la masa $ volumen de una sustancia. #s decir: p=m/v La unidad de medida es el %ilo"ramo por metro cubico &'%"() aunque "eneralmente se expresa en el sistema C! en "ramos por centímetro cubico &' "() +ensidad relativa:
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y = mg/v = (m/v)g = pg La Presión La presión &) es la relación entre la fuerza perpendicular &-) eercida sobre la superficie $ el área &) de la misma P=F/ -uerza / 0e1ton &0) 2rea / 3etros cuadrados &) resión / 0e1ton por metro al cuadrado &0( ) &0( ) / ascal &a) La presión en los l!"uidos La presión en un punto del interior de un liquido en reposo es proporcional a la profundidad 4 !i se consideran dos líquidos diferentes, a la misma profundidad, la presión es ma$or cuando el liquido es más denso La presión no depende del área del recipiente $, en consecuencia, no depende del volumen del liquido contenido •
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#cuación fundamental de la 4idrostática: P#$P% = p&g('#$'%) #sta i"ualdad muestra que: La diferencia de presión entre dos puntos de un fluido en reposo depende de la dife rencia de alturas $ demás , si los puntos están en la misma profundidad en el interior del liquido, soportan la misma presión independientemente de la forma del recipiente Principio de Pascal •
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!i aplicamos una presión extra a cualquier punto de un fluido en reposo, esta presión se transmitirá exactamente i"ual a todos los puntos del fluido. #emplo: si presionamos con las manos la superficie de un "lobo lleno de aire, cualquier sector dentro del fluido experimentara el mismo aumento de presión. Principio de r"u!medes
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5odo cuerpo sumer"ido en un fluido experimenta un empue vertical, 4acia arriba, que mide i"ual al peso del volumen del líquido desplazado. ara determinar una expresión para la fuerza de empue, supon"amos que un sólido se encuentra sumer"ido dentro de un líquido cu$a densidad es , como lo muestra la si"uiente fi"ura. La cara superior del cilindro, que se encuentra a una profundidad , experimenta una fuerza eercida sobre la superficie . #sto se expresa como: ' / p' . " . 4' Como / ( entonces -' / ' . -' / p' . " . 4' . La presión en los gases #& La presión atmosfrica: La tierra está rodeada por una capa de aire, de tal manera que nosotros $ todo cuanto nos rodea nos podemos considerar como cuerpos sumer"idos en un fluido $ en consecuencia, experimentamos una presión que se conoce con el nombre de presión atmosfrica& La medida de la presión atmosfrica , equivale a la presión 4idrostática producida por una columna de 678 mm de mercurio. or tanto: atm/ p. ". 4 #s decir, atm / '9.788 . ,;89' m <"( m9. 8,67m atm / '8'.9=> a %& ensión superficial: #n el interior de un líquido, cada mol?cula es atraída en todas direcciones, por las demás con una fuerza de co4esión de ori"en electroma"n?tico, cu$a resultante es nula. !in embar"o, las mol?culas que se encuentran en la superficie de contacto entre el aire $ el líquido solo son atraídas por las mol?culas vecinas de los lados $ de abao, pues no existe fuerza de atracción encima de ellas. +e esta forma se produce un estado de permanente tensión en la superficie del líquido que 4ace que se comporte como una película elástica.
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DENSI DADES DE AL"UNAS SUSTANCI AS
TEMA:
FLUID La 4idrodinámica es la parte de la 4idráulica que se encar"a de estudiar el comportamiento de los líquidos en movimiento. !e"@n esta definición podemos clasificar como fluidos a losl!"uidos $ gases& ara ello se considera entre otras cosas la velocidad, la presión, el fluo $ el "asto de líquido. #n el estudio de la 4idrodinámica, el teorema de Aernoulli, que trata de la le$ de la conservación de la ener"ía es de primordial importancia, pues seBala que la suma de las ener"ías cin?tica, potencial, $ de presión de un líquido en movimiento en un punto determinado es i"ual a la de otro punto cualquiera. La mecánica de fluidos investi"a las propiedades de un fluido ideal sin fricción $ tambi?n estudia las características de un fluido viscoso en el cual se presenta fricción. n fluido es comprensible cuando su densidad varía de acuerdo con la presión que recibeD tal es el caso del aire $ ortos "ases estudiados por la aerodinámica. La 'idrodinámica estudia la dinámica de fluidos incompresibles. or extensión, dinámica de fluidos. ara ello se consideran entre otras cosas la velocidad, presión, fluo $ "asto del
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fluido. ara el estudio de la 4idrodinámica normalmente se consideran tres aproximaciones importantes: Eue el fluido es un líquido incompresible, es decir, que su densidad no varía con el cambio de presión, a diferencia de lo que ocurre con los "ases. !e considera despreciable la p?rdida de ener"ía por la viscosidad, $a que se supone que un líquido es óptimo para fluir $ esta p?rdida es muc4o menor comparándola con la inercia de su movimiento. !e supone que el fluo de los líquidos es en r?"imen estable o estacionario, es decir, que la velocidad del líquido en un punto es independiente del tiempo. •
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La 4idrodinámica tiene numerosas aplicaciones industriales, como diseBo de canales, construcción de puertos $ presas, fabricación de barcos, turbinas, etc. *l gasto o caudal es una de las ma"nitudes principales en el estudio de la 4idrodinámica. !e define como el volumen de líquido FV que flu$e por unidad de tiempo Ft. !us unidades en el !istema Gnternacional son los m9(s $ su expresión matemática: #sta fórmula nos permite saber la cantidad de líquido que pasa por un conducto en cierto intervalo de tiempo o determinar el tiempo que tardará en pasar cierta cantidad de líquido. *l principio de +ernoulli es una consecuencia de la conservación de la ener"ía en los líquidos en movimiento. #stablece que en un líquido incompresible $ no viscoso, la suma de la presión 4idrostática, la ener"ía cin?tica por unidad de volumen $ la ener"ía potencial "ravitatoria por unidad de volumen, es constante a lo lar"o de todo el circuito. #s decir, que dic4a ma"nitud toma el mismo valor en cualquier par de puntos del circuito. !u expresión matemática es: donde P es la presión 4idrostática, H la densidad, g la aceleración de la "ravedad, h la altura del punto $ v la velocidad del fluido en ese punto. Los subíndices ' $ = se refieren a los dos puntos del circuito. La otra ecuación que cumplen los fluidos no compresibles es la ecuación de continuidad, que establece que el caudal es constante a lo lar"o de todo el circuito 4idráulico, es decir, que la cantidad de fluido que pasa de una zona del tubo puede definirse por el producto del área de la sección del tubo por la velocidad del fluido en esa zona $ la densidad. G / A'v ' / A=v = donde A es el área de la sección del conducto por donde circula el fluido $ v su velocidad media. #n el caso de fluidos compresibles, donde la ecuación de Aernouilli no es válida, es necesario utilizar la formulación más completa de 0avier $ !to%es. #stas ecuaciones son la expresión matemática de la conservación de masa $ de cantidad de movimiento. ara fluidos
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compresibles pero no viscosos, tambi?n llamados fluidos coloidales, se reducen a las ecuaciones de #uler. +aniel Aernoulli fue un matemático que realizó estudios de dinámica. La 4idrodinámica o fluidos en movimientos presenta varias características que pueden ser descritas por ecuaciones matemáticas mu$ sencillas. Ley de orricelli: !i en un recipiente que no está tapado se encuentra un fluido $ se le abre al recipiente un orificio la velocidad con que caerá ese fluido será: La otra ecuación matemática que describe a los fluidos en movimiento es el n@mero de Ie$nolds: N = dVD / n
donde d es la densidad v la velocidad + es el diámetro del cilindro $ n es la viscosidad dinámica. ,asto: es el volumen de un líquido que atraviesa una sección de un conductor en un se"undo. l "asto, tambi?n se le denomina fluo $ su símbolo es: E /J donde / área del conductor $ J/ velocidad con que flu$e. 5ambi?n al "asto se le denomina en al"unas ocasiones rapidez o velocidad de fluo. *-emplo: na llave tiene una sección de Kcm= $ proporciona un volumen de 98L en un minuto. Calcular a que equivale el "asto $ la velocidad del líquido. E / v(t / 98888 cm9(78 se" / >88 cm9(se" J / E( / >88 cm9(se"(Kcm= / '=> cm(se" Flu-o: se define como la cantidad de masa del líquido que flu$e a trav?s de una tubería en un se"undo por lo tanto el fluo es: - / m(t '. - / %"(se" m / masa en %" 5 / tiempo en se" =. m / Hv % en # - / Hv(t - / HE Principio de +ernoulli *s"uema del Principio de +ernoulli& #l principio de Aernoulli, tambi?n denominado ecuación de Aernoulli o 5rinomio de Aernoulli, describe el comportamiento de un fluido movi?ndose a lo lar"o de una línea de corriente. -ue expuesto por +aniel Aernoulli en su obra Hidrodinámica &'69;) $ expresa que en un
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fluido ideal &sin viscosidad ni rozamiento) en r?"imen de circulación por un conducto cerrado, la ener"ía que posee el fluido permanece constante a lo lar"o de su recorrido. La ener"ía de un fluido en cualquier momento consta de tres componentes: .intica: es la ener"ía debida a la velocidad que posea el fluido. Potencial gravitacional: es la ener"ía debido a la altitud que un fluido posea. *nerg!a de flu-o: es la ener"ía que un fluido contiene debido a la presión que posee. La si"uiente ecuación conocida como M#cuación de AernoulliN &5rinomio de Aernoulli) consta de estos mismos t?rminos: donde: V / velocidad del fluido en la sección considerada. g / aceleración "ravitatoria z / altura en la dirección de la "ravedad desde una cota de referencia. P / presión a lo lar"o de la línea de corriente.
H / densidad del fluido. ara aplicar la ecuación se deben realizar los si"uientes supuestos: •
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Jiscosidad &fricción interna) / 8 #s decir, se considera que la línea de corriente sobre la cual se aplica se encuentra en una zona no viscosaP del fluido. Caudal constante -luo incompresible, donde ρ es constante. La ecuación se aplica a lo lar"o de una línea de corriente o en un fluo irrotacional
unque el nombre de la ecuación se debe a Aernoulli, la forma arriba expuesta fue presentada en primer lu"ar por Leon4ard #uler. n eemplo de aplicación del principio lo encontramos en el fluo de a"ua en tubería. *cuación de +ernoulli y la Primera Ley de la ermodinámica +e la primera le$ de la termodinámica se puede concluir una ecuación est?ticamente parecida a la ecuación de Aernoulli anteriormente seBalada, pero conceptualmente distinta. La diferencia fundamental $ace en los límites de funcionamiento $ en la formulación de cada fórmula. La ecuación de Aernoulli es un balance de fuerzas sobre una partícula de fluido que se mueve a trav?s de una línea de corriente, mientras que la primera le$ de la termodinámica consiste en un balance de ener"ía entre los límites de un volumen de control dado, por lo cual es más "eneral $a que permite expresar los intercambios ener"?ticos a lo lar"o de una corriente de fluido, como lo son las p?rdidas por fricción que
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restan ener"ía, $ las bombas o ventiladores que suman ener"ía al fluido. La forma "eneral de esta, llam?mosla, Mforma ener"?tica de la ecuación de AernoulliN es: dónde: Q es el peso específico &R / H g). W es una medida de la ener"ía que se le suministra al fluido. h es una medida de la ener"ía empleada en vencer las fuerzas de fricción a trav?s +el Iecorrido del fluido. f
Los subíndices ' $ = indican si los valores están dados para el comienzo o el final del Jolumen de control respectivamente.
.
" / ,;' m(s= $ "c / ' %"Sm(&0Ss=)T
DENSI D#$%&'(': La densidad es una característica de cada sustancia. Nos vamos a referir a líquidos y sólidos homogéneos. Su densidad, prácticamente, no cambia con la presión y la temperatura mientras que los gases son muy sensibles a las variaciones de estas magnitudes.
D*01DD D*L 12*: Sustancia
Densidad en kg/m3
Densidad en g/c.c.
Aire
1,3
0,0013
,23* DD *0P*.4 F1.
!ravedad especí"ca se de"ne como el cociente de densidad de una sustancia dada a la densidad de agua, cuando ambos están en la misma temperatura, es por lo tanto una cantidad sin dimensiones #véase aba$o%. Las sustancias con una gravedad especí"ca la mayor que son más densas que riegan, y tan #no haciendo caso tensión de super"cie los efectos% se hundirán en él, y ésos con una gravedad especí"ca de menos de una son menos densos que riegan, y así
UNIVERSIDAD TÉCNICA DE MACHALA FACULTAD DE CIENCIAS QUIMICAS Y DE LA SALUD CARRERA DE BIOQUIMICA Y FARMACIA que &otarán en ella. La gravedad especí"ca es un caso especial, o en de algunos usos sinónimos con, densidad relativa, con el 'ltimo término preferido a menudo en la escritura cientí"ca moderna. (l uso de la gravedad especí"ca se desalienta en uso técnico en los campos cientí"cos que requieren la alta precisión ) se pre"ere la densidad real #en dimensiones de la masa por volumen de unidad%.
PESO ESPECIFICO: *elación entre la densidad de una sustancia y la de otra, tomada como patrón, generalmente para sólidos y líquidos se emplea el agua destilada y para gases, hidrógeno. +ambién llamado gravedad especí"ca.
el aire o el
(l peso especí"co de una sustancia se de"ne como su peso por unidad de volumen. Se calcula dividiendo el peso de un cuerpo o porción de materia entre el volumen que éste ocupa. (n el Sistema +écnico, se mide en ilopondios por metro c'bico #p-m%. (n el Sistema /nternacional de 0nidades, en ne1ton por metro c'bico #N-m%.
S&%)#*( I$)#!$(+&$(-. La unidad de peso especí"co es el N-m2 es decir, el ne1ton #0nidad de fuer3a y, por tanto, de peso% entre el m2 #0nidad de volumen%. Sistema +écnico. Se emplean el p-m2 y el p-dm2. Sistema 4egesimal. Se utili3aría la dina-cm2, que corresponde a la unidad del sistema internacional.
RELACIN ENTRE EL PESO ESPEC/FICO Y LA DENSIDAD. (l peso especí"co y la densidad son evidentemente magnitudes distintas como se ha podido comparar a través de las de"niciones que se dieron en la parte de arriba, pero entre ellas hay una íntima relación, que se va a describir a continuación. Se recordará que el peso de un cuerpo es igual a su masa por la aceleración de la gravedad5
UNIVERSIDAD TÉCNICA DE MACHALA FACULTAD DE CIENCIAS QUIMICAS Y DE LA SALUD CARRERA DE BIOQUIMICA Y FARMACIA 67 m . g 6ues bien, sustituyendo esta e8presión en la de"nición del peso especí"co y recordando que la densidad es la ra3on m-9, queda5 6e7 p-v7 m.g -9 7 m-9 . g 7 d.g
http5--111.thatqui3.org-es-tl:;3;bv http5--e8apres"sica.1ordpress.com-"sica-"sica?>p-"sica)?>)2-&uidos)en) movimientohttp://www.monografias.com/trabajos4/ladensidad/ladensidad.shtml#ixzz2rphUDloa
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