Resumen Propiedades de los fluidos

RESUMEN CAPITULO 2 MECANICA DE FLUIDOS “CENGEL” Cualqu Cualquie ierr carac caracter teríst ística ica e u! siste" siste"a a se c#!#ce c#!#ce c#"# c#"# $r#$ $r#$ie iea a % estas estas se i&ie! e! #s ti$#s' i!te!si&as % e(te!si&as) Las i!te!si&as s#! aquellas que !# e$e!e! e la ca!tia e "asa el siste"a "ie!tras que las e(te!si&as sí e$e!e! e esta *lti"a e! e(te!si+! % ta"a,#) El esta esta# # e u! sist siste" e"a a se esc escri ri-e -e $#r $#r sus sus $r#$ $r#$ie iea ae es. s. au!q au!que ue !# sea sea !ecesari# es$eci/car t#as ellas c#"# l# ice el si0uie!te $#stula#' “El esta# e u! siste" siste"a a c#"$r c#"$resi esi-le -le si"$l si"$le e que quea a $#r c#"$ c#"$let let# # es$eci es$eci/c /ca# a# $#r $#r #s #s $r#$ieaes i!te!si&as i!e$e!ie!tes”. #s $r#$ieaes s#! i!e$e!ie!tes si se $uee 1acer &ariar u!a e ellas "ie!tras que la #tra $er"a!ece c#!sta!te)

Mei# c#!ti!u#) Para ase 0ase#sa la ieali3aci+! el "ei# c#!ti!u# $er"ite su$#!er que las $r#$ieaes e la "ateria &aría! e #r"a c#!ti!ua e! el es$aci# % est# s#l# es &4li# cua!# el ta"a,# el siste"a es "4s 0ra!e que la ista!cia e!tre las "#l5culas) De-i# al !*"er# "u% 0ra!e e "#l5culas. u!a susta!cia se $uee tratar c#"# u! "ei# c#!ti!u#)

De!sia % 0ra&ea es$eci/ca) La e!sia se e/!e c#"# "asa $#r &#lu"e! $67"89: % el &#lu"e! es$eci/c# es su reci$r#c#. es ecir &67;8$:< e! la "a%#ría e l#s 0ases esta es $r#$#rci#!al a la $resi+! e i!&ersa"e!te $r#$#rci#!al a la te"$eratura) L#s líqui#s líqui#s % s+li#s s#! e!#"i!a#s e!#"i!a#s i!c#"$resi-les i!c#"$resi-les e-i# e-i# a que la &ariaci+! e la e!si e!sia a  c#! c#! la $resi $resi+! +! suele suele ser es$r es$reci eciaa-le le $ara $ara la "a%#r "a%#ría ía e l#s 4"-it#s que se &e! e! la i!0e!iería) E! #casi#!es. la e!sia e u!a susta!cia se a e! relaci+! c#! la e!sia e #tra #tra sust susta! a!ci cia a la cual cual se c#!# c#!#ce ce $le! $le!a" a"e! e!te te<< a esta esta se le lla" lla"a a 0ra& 0ra&e ea a es$ecí/ca # e!sia e!sia relati&a. relati&a. % se e/!e c#"# “la ra3+! e la e!sia e!sia e u!a sust susta! a!ci cia a a la e!s e!si ia a e al0u al0u!a !a sust susta! a!ci cia a est4 est4! !ar ar.. a u!a u!a te"$ te"$er erat atur ura a es$eci/caa 7$#r l# 0e!eral. a0ua a =>C:) El $es# e u!a u!ia e &#lu"e! e u!a susta!cia se lla"a $es# es$ecí/c# % se e($resa c#"# L67$0: L67$0: #!e “0” es aceleraci+! 0ra&itaci#!al)

De!sia e l#s 0ases ieales

Se le e!#"i!a ecuaci+! e esta# a cualquier ecuaci+! que relaci#!e la $resi+!. la te"$eratura % la e!sia 7# &#lu"e! es$eci/c#:< la "4s se!cilla es la que se c#!#ce c#"# ecuaci+! e esta# el 0as ieal' P&6RT # P6$RT) Se 1a #-ser&a# e "a!era e($eri"e!tal que la ecuaci+! $ara 0ases ieales a$r#(i"a c#! u!a -ue!a $recisi+! al c#"$#rta"ie!t# P?&?T e l#s 0ases reales a -a@as e!siaes) A -a@as $resi#!es % a altas te"$eraturas. la e!sia e u! 0as ecrece c#! estas c#!ici#!es % se c#"$#rta c#"# 0as ieal) Gases c#"# el aire. !itr+0e!#. #(i0e!#. 1ir#0e!#. 1eli#. ar0+!. !e+! % ri$t+!. e i!clusi&e -i+(i# e car-#!#. se $uee! tratar c#"# 0ases ieales c#! err#r es$recia-le) Si! e"-ar0#. l#s 0ases e!s#s. c#"# el &a$#r e a0ua e! las $la!tas 0e!era#ras % el &a$#r reri0era!te e"$lea# e! l#s reri0era#res. !# suele! tratarse c#"# 0ases ieales $#rque suele! e(istir e! u! esta# cerca!# a la saturaci+!)

Presi+! e &a$#r % ca&itaci+! La te"$eratura % la $resi+! e$e!e! u!a e #tra $ara susta!cias $uras ura!te l#s $r#ces#s e ca"-i# e ase) A $resi+! eter"i!aa. la te"$eratura e! la cual u!a susta!cia ca"-ia e ase se le c#!#ce c#"# te"$eratura e saturaci+! % &ice&ersa) La $resi+! e &a$#r e u!a susta!cia $ura se e/!e c#"# la $resi+! e@ercia $#r su &a$#r e! equili-ri# e ases c#! su líqui# a u!a te"$eratura aa. esta resulta ser i5!tica a la $resi+! e saturaci+! el líqui#) La $resi+! $arcial se e/!e c#"# la $resi+! e u! 0as # &a$#r e! u!a "e3cla c#! #tr#s 0ases) La $resi+! $arcial e u! &a$#r e-e ser "e!#r que la $resi+! e &a$#r. # i0ual a esta. si !# 1u-iera liqui# $rese!te) Cua!# u! siste"a est4 e! equili-ri# e ases % se $rese!ta! &a$#r % líqui#. la $resi+! $arcial el &a$#r e-e ser i0ual a la $resi+! e &a$#r % se ice que el siste"a esta satura#) Para $r#ces#s e ca"-i# e ase e!tre las ases liquia % e &a$#r e u!a susta!cia $ura. la $resi+! e saturaci+! % la e &a$#r s#! equi&ale!tes. %a que el &a$#r es $ur#) La $resi+! e &a$#r au"e!ta c#! la te"$eratura. $#r l# ta!t#. u!a susta!cia a te"$eraturas "4s altas 1ier&e a $resi#!es "4s ele&aas) Las -ur-u@as e &a$#r 7-ur-u@as e ca&itaci+!. lla"aas así $#rque #r"a! “ca&iaes” e! el líqui#: se esi!te0ra! c#!#r"e s#! -arrias 1acia uera e las re0i#!es e -a@a $resi+!. c#! l# que 0e!era! #!as e alta $resi+! e(tre"aa"e!te estructi&as) Este e!+"e!#. que es causa c#"*! e! la caía el re!i"ie!t#. e i!clusi&e e la er#si+! e las as$as el i"$uls#r. se lla"a “ca&itaci+!”)

E!er0ía % cal#res es$ecí/c#s E! el a!4lisis e l#s siste"as e! l#s que se tie!e Bu@# e Bui#s. c#! recue!cia se e!cue!tra la c#"-i!aci+! e las $r#$ieaes u % P&) P#r c#!&e!ie!cia. esta c#"-i!aci+! se le c#!#ce c#"#' E!tal$ía  P h =u + Pv =u +  ρ

  D#!e

 P  ρ  es la e!er0ía e Bu@#. ta"-i5! lla"aa tra-a@# e Bu@#. la cual es la

e!er0ía $#r u!ia e "asa !ecesaria $ara "#&er el Bui# % "a!te!er el Bu@#) E! el a!4lisis e e!er0ía e l#s Bui#s Bu%e!tes. es c#!&e!ie!te tratar la e!er0ía e Bu@# c#"# $arte e la e!er0ía el Bui# % re$rese!tar la e!er0ía "icr#sc+$ica e u!a c#rrie!te e Bui# $#r la e!tal$ía 7$r#$iea es$ecí/ca:) La e!er0ía e u! siste"a c#"$resi-le si"$le 7carece e eect#s "a0!5tic#s. el5ctric#s % e te!si+! su$er/cial:. en términos de unidad de masa   se e($resa c#"#' e =u + ec + ep

El Bui# que e!tra # sale e u! &#lu"e! e c#!tr#l tie!e u!a #r"a aici#!al e  P  ρ ) E!t#!ces la e!er0ía t#tal e u! Bui# Bu%e!te

e!er0ía' la e!er0ía e Bu@# es' 2

( )

 P V   kJ  efluyente=  + e =h + ec + ep= h + + gz  ρ kg 2

Cua!# se utili3a la e!tal$ía. e! lu0ar e la e!er0ía i!ter!a. $ara re$rese!tar la e!er0ía e u! Bui# Bu%e!te !# es !ecesari# $re#cu$arse acerca el tra-a@# e Bu@#. %a que c#! esta se t#"a e! cue!ta. e "a!era aut#"4tica. la e!er0ía as#ciaa a la acci+! e e"$u@ar el Bui#) Para las susta!cias i!c#"$resi-les. l#s cal#res es$ecí/c#s a &#lu"e! c#!sta!te % a $resi+! c#!sta!te s#! i5!tic#s $ara l#s líqui#s) La

 ρ 6c#!sta!te $ara las

susta!cias i!c#"$resi-les) Si se i!te0ra el ca"-i# e! la e!tal$ía quea'

∆ h =∆ u +

C#e/cie!te e c#"$resi-ilia

∆P ∆P ≌ cpromΔT +  ρ  ρ

C#"# l#s Bui#s act*a! c#"# s+li#s el4stic#s res$ect# a la $resi+!. $#r l# ta!t# es a$r#$ia# e/!ir u! c#e/cie!te e c#"$resi-ilia' k =v

( ) ( )

∂P ∂P T =cte ( Pa ) = ρ ∂ρ ∂ρ

N+tese que el c#e/cie!te e c#"$resi-ilia re$rese!ta el ca"-i# e! la $resi+! c#rres$#!ie!te a u! ca"-i# relati&# e! el &#lu"e! # la e!sia el Bui#. "ie!tras la te"$eratura $er"a!e3ca c#!sta!te) E!t#!ces se lle0a a la c#!clusi+! e que el c#e/cie!te e c#"$resi-ilia e u!a susta!cia &eraera"e!te i!c#"$resi-le 7&6c#!sta!te: es i!/!it#) U! &al#r 0ra!e e  i!ica que se !ecesita u! ca"-i# ta"-i5! 0ra!e e! la $resi+! $ara causar u! $eque,# ca"-i# relati&# e! el &#lu"e! %. e este "##. u! Bui# c#! u!  0ra!e e! ese!cia es i!c#"$resi-le) El c#e/cie!te e c#"$resi-ilia e u! 0as ieal es i0ual a su $resi+! a-s#luta. % el c#e/cie!te e c#"$resi-ilia se i!cre"e!ta cua!# au"e!ta la $resi+!. 6P. es ecir. $ara el 0as ieal se tie!e que' ∆ρ ∆P T =cte =  ρ  P

El i!&ers# el c#e/cie!te e c#"$resi-ilia se lla"a c#"$resi-ilia is#t5r"ica α   % se e($resa c#"#' 1

 ( ) ( )

−1  ∂ v

α = = k  v

∂P

∂ρ 1 T =cte ( )  ρ ∂ P  Pa

=1

La c#"$resi-ilia is#t5r"ica e u! Bui# re$rese!ta el ca"-i# relati&# e! el &#lu"e! # la e!sia c#rres$#!ie!te a u! ca"-i# u!itari# e! la $resi+!)

C#e/cie!te e e($a!si+! &#lu"5trica Para cua!ti/car i&ers#s e!+"e!#s se !ecesita u!a $r#$iea que re$rese!te la &ariaci+! e la e!sia e u! Bui# c#! la te"$eratura a $resi+! c#!sta!te) La $r#$iea que su"i!istra esa i!#r"aci+! es el c#e/cie!te e e($a!si+! &#lu"5trica . ei!i# c#"#'  β =

( )  ( )

 ∂ v 1  ∂ ρ 1 =− (  ) v ∂T   ρ ∂ T   K  1

U! &al#r 0ra!e e  $ara u! lui# si0!iicara ta"-i5! u! ca"-i# c#!siera-le e! la e!sia c#! la te"$eratura) Cua!t# "a%#r sea la iere!cia te"$eratura e!tre la $arcela e Bui# calie!te # ri# % la "asa $ri!ci$al el Bui# circu!a!te. "a%#r es la uer3a e B#ta-ilia %. e! c#!secue!cia. "4s uertes las c#rrie!tes e c#!&ecci+! !atural) 9isc#sia Es $r#$iea que re$rese!ta la resiste!cia i!ter!a e u! Bui# al "#&i"ie!t# # a la “Buie3”) La uer3a que u! Bui# Bu%e!te e@erce s#-re u! cuer$# e! la irecci+! el Bu@# se lla"a uer3a e arrastre % la "a0!itu e 5sta e$e!e. e! $arte. e la &isc#sia)