Universidad Nacional de Cajamarca Escuela Profesional de Ingeniería Facultad de Ingeniería Civil Departamento Académico de Ingeniería y Recursos Hídricos Tema: Propiedades de los Fluidos Alumnos: Díaz García Jhon Anderzo Docente: Ing. José A. Coronel Delgado JAÉN, MAYO DEL 2015 2015
introducción, definición, propiedades y aplicación de los fluidos en ingenieria civil
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2015
Universidad Nacional de Cajamarca
Escuela Profesional de Ingeniería
Facultad de Ingeniería Civil
Departamento Académico de Ingeniería y Recursos Hídricos
Tema:Propiedades de los Fluidos
Alumnos: Díaz García Jhon Anderzo
Docente:Ing. José A. Coronel Delgado
JAÉN, MAYO DEL 2015
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MECANICA DE FLUIDOS I INGENIERÍA CIVIL
INDICE
INTRODUCCION 2
INTRODUCCION A LA MECANICA DE LOS FLUIDOS 2
OBJETIVOS 4
IMPORTANCIA DE LOS FLUIDOS EN LA INGENIERIA 5
FUERZAS 5
FLUIDOS 8
CLASIFICACION DE LOS FLUIDOS 8
PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS 10
VISCOSIDAD 10
VISCOSIDAD DINAMICA 14 VISCOSIDAD CINEMATICA 16
VISCOSIMETRIA 18
TENSION SUPERFICIAL 21
CAPILARIDAD 26
PRESION 31
PRESION DE UN FLUIDO 32
APLICACIONES 34
PRESION EN LOS GASES 35
GASES PERFECTOS 37
LEY DE LOS GASES IDEALES 37
PRESIÓN A VAPOR 43
CAVITACION 50
DENSIDAD 54 DENSIDAD RELATIVA 54
PESO ESPECIFICO 55
VOLUMEN ESPECIFICO 56
COMPRESIBILIDAD Y ELASTICIDAD 57
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MECANICA DE FLUIDOS I INGENIERÍA CIVIL
INTRODUCCIÓN
Mediante este presente informe, hablaremos algo referente al lugar que ocupa la Mecánica
de Fluidos en el campo de la ciencia. La Mecánica de Fluidos se define como la ciencia que
estudia la cinemática y dinámica de los fluidos ante la acción de diversas fuerzas aplicadas.
Y podemos afirmar que los conocimientos de Mecánica de Fluidos son científicos, porque
está conformado por teorías corroboradas por la experimentación.
Existen diferentes ramas de la ciencia que tratan de explicar el mundo material en que
vivimos. La Filosofía de la Naturaleza o Filosofía Natural y las Matemáticas son las ramas
principales que se encarga de explicar el mundo material. La Matemática es subdividida en
ciencia Pura y Aplicada. La primera conforma un cuerpo de conocimientos abstractos, que
no necesariamente hace referencia al mundo en el que vivimos. En cambio la segunda es
aquella parte de la Matemática orientada al estudio de los aspectos físicos del mundo real.
Esto quiere decir: que incluye el estudio de la cinemática y dinámica de cuerpos,
deformación de sólidos y estadística, etc. Y en especial el estudio en general del
movimiento, que constituye el objeto de estudio de la Mecánica.
INTRODUCCIÓN A LA MECÁNICA DE FLUIDOS
Considerando desde el punto de vista Termodinámico la materia puede estar en estado
gaseoso, líquido o sólido, siendo que a una sustancia en estado gaseoso o líquido se la
denomina fluido. Para Mecánica de Fluidos, no obstante, la definición de fluido tiene que ver
con aspectos mecánicos de la materia y se define como tal a una sustancia cualquiera que
reacciones deformándose en forma instantánea, ante esfuerzo de corte por mínimo que sea.
Un esfuerzo de corte es una fuerza por unidad de área o tensión. Cuando esta fuerza es
aplicada sobre una superficie de un fluido, el esfuerzo produce una deformación de la
superficie, generando un movimiento de la sustancia. Por mínimo que sea que sea dicho
rozamiento sobre un fluido, siempre se genera una deformación continua resultando en un
movimiento. Esto conlleva a un sustento que es verificable que es la teoría del continuo, que
representa unas de las teorías más importantes en la Mecánica de Fluidos.
La Mecánica de los Fluidos es una de las ciencias que forman la base de toda
técnica. Esta ciencia se ramifica en varias especialidades tales como la aerodinámica,
hidráulica, ingeniería naval, dinámica de gases y procesos de flujo.
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MECANICA DE FLUIDOS I INGENIERÍA CIVIL
Tiene relación con la estática, cinemática y dinámica de los fluidos, ya que el movimiento de
un fluido se produce debido al desequilibrio de las fuerzas que actúan sobre él. Se van
obteniendo los métodos útiles de análisis de la aplicación de los principios, conceptos y
leyes siguientes: principio de Newton del movimiento, primer y segundo principios de
termodinámica, principio de conservación de la masa, ecuaciones de estado que relacionan
las propiedades del fluido, ley de Newton de la viscosidad, conceptos de longitud de mezcla
y las condiciones motivadas por la presencia de los contornos.
En los cálculos de movimiento de fluidos, la viscosidad y la densidad son las
propiedades del fluido que con más generalidad se utilizan; desempeñan los papeles
principales en el movimiento en canales abiertos y cerrados y en el movimiento alrededor de
los cuerpos sumergidos. Los efectos de la tensión superficial tienen importancia en la
formación de pequeñas gotas en el movimiento de chorros pequeños y en estado donde se
presentan superficies de contacto liquido- gaseoso solido o líquido-líquido-solido, tanto
como en la formación de ondas capilares, la propiedad de presión de vapor, determinante
del cambio de fase liquida a gaseosa, llega hacer importante cuando se alcanzan presiones
pequeñas.
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MECANICA DE FLUIDOS I INGENIERÍA CIVIL
OBJETIVOS
Comprender las propiedades de los fluidos
Conocer qué factores intervienen y qué importancia tienenlos fluidos en la vida
cotidiana.
Saber diferenciar entre un fluido líquido y un gas.
IMPORTANCIA DE LOS FLUIDOS EN LA INGENIERÍA
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MECANICA DE FLUIDOS I INGENIERÍA CIVIL
La ingeniería de fluidos envuelve un amplio rango de aplicaciones que tiene en común la
manipulación artificial de los fluidos en beneficio del hombre o del medio ambiente. Tales
aplicaciones van desde la distribución del agua para riego o consumo humano, la
disposición de desechos líquidos, la producción de energía eléctrica, los procesos de
transporta de fluidos, el transporte de mediante vehículos terrestres, acuatices o aéreos y
los procesos naturales atmosféricos u oceánicos. De esta manera, la ingeniería de fluidos
puede dividirse en las siguientes Áreas:
INGENIERÍA DEFINICIÓN
HidráulicaPlaneamiento y diseño de soluciones de ingeniería a problemas relativos al agua, que emergen en el ambiente natural y en el aprovechamiento artificial de este fluido
Oleohidráulica Diseño y construcción de controles hidráulicos, transmisión hidráulica y máquinas hidráulicas cuyo fluido de trabajo es el aceite.
Neumática Diseño y construcción de controles neumáticos, transmisión neumática, compresoras y maquinas neumáticas que trabajan con aire comprimido.
Aeronáutica Aplicación de la aerodinámica y tecnología relativas al diseño, construcción y manejo de vehículos aéreos.
Maquinas térmicas Aprovechamiento de fluidos con transferencia de calor y compresibilidad. Diseño de procesos y maquinas térmicas.
FUERZAS
CLASIFICACIÓN DE FUERZAS .
Fuerzas de cuerpo o de masa: Estas fuerzas están distribuidas de manera continua en todo
el medio, la fuerza más importante es el peso del material.
Fuerzas de superficie: Estas fuerzas están distribuidas sobre ciertas superficies.
MAGNITUDES. DIMENSIONES Y UNIDADES.
Magnitudes: Son cantidades cuantificables mediante unidades de comparación.
Dimensiones: Se llama dimensión al símbolo o símbolos que dan representación literal a
una magnitud.
Unidades: Se llaman unidades al patrón de comparación que sirve para medir las
magnitudes.
SISTEMA GRAVITACIONAL.
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MECANICA DE FLUIDOS I INGENIERÍA CIVIL
MAGNITUD DIMENSION UNIDADES
FUERZA F kg, lb,gr,dina, N,etc.
LONGITUD L m, pulg, pies,cm,etc.
TIEMPO T seg, min, hora, etc.
SISTEMA ABSOLUTO.
MAGNITUD DIMENSION UNIDADES
MASA M kgm,lbm,grm,dina,N,etc.
LONGITUD L m ,pulg ,pies ,cm , etc.
TIEMPO T seg , min , hora , etc.
MAGNITUDES FISICAS DERIVADAS.
Magnitud Símbolo Dimensión
gravitacional
Dimensión absoluta
Área A L2 L2
Volumen v L3 L3
Velocidad V LT-1 LT-1
Aceleración A LT-2 LT-2
Velocidad angular ω T-1 T-1
Fuerza F F MLT-2
Masa M FT2L-1 M
Peso especifico FL-3 ML-2T-2
Densidad ρ FT2L-4 ML-3
Presión p FL-2 ML-1T-2
Viscosidad absoluta µ FTL-2 ML-1T-1
Viscosidad
cinemática
v L2T-1 L2T-1
Módulo de
elasticidad
E FL-2 ML-1T-2
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MECANICA DE FLUIDOS I INGENIERÍA CIVIL
Potencia P FLT-1 ML2T-3
Caudal Q L3T-1 L3T-1
Tensión cortante ح FL-2 ML-1T-2
Tensión superficial σ FL-1 MT-2
Peso W F MLT-2
Caudal en peso W FT-1 MLT-3
UNIDADES DE FUERZA UNIDADES DE MASA.
1newton = kg*m/s2 1UTM = kg*s2/m = 9.81kgm
1poundal = lb*m/s2 1slug = lb*s2/pies =14.59 kg
1dina = gr*cm/s2Gpromedio=
9.81m/s
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MECANICA DE FLUIDOS I INGENIERÍA CIVIL
I. Fluidos
Sustancia que cede inmediatamente a cualquier fuerza tendente a alterar su forma, con lo
que fluye y se adapta a la forma del recipiente. Los fluidos pueden ser líquidos o gases. Las
partículas que componen un líquido no están rígidamente adheridas entre sí, pero están
más unidas que las de un gas. El volumen de un líquido contenido en un recipiente
hermético permanece constante, y el líquido tiene una superficie límite definida. En
contraste, un gas no tiene límite natural, y se expande y difunde en el aire disminuyendo su
densidad.
II. Clasificación de los Fluidos
a) Fluidos newtonianos : Un fluido newtoniano es un fluido cuya viscosidad puede
considerarse constante en el tiempo e independiente del movimiento. Son unos
de los fluidos más sencillos de describir.
b) Fluidos no newtonianos : Es aquel fluido cuya viscosidad varía con la temperatura
y la tensión cortante que se aplica. Al aplicarse dicha fuerza cortante se obtiene
como resultado un valor de viscosidad definido y constante, a diferencia de un
fluido newtoniano.
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MECANICA DE FLUIDOS I INGENIERÍA CIVIL
III. propiedades de los fluidos
1. VISCOSIDAD.
PropiedadesPropiedades de losde los fluidosfluidos
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MECANICA DE FLUIDOS I INGENIERÍA CIVIL
La viscosidad de un fluido es una medida de su resistencia a fluir, como resultado de la
interacción y cohesión de sus moléculas.
Si se considera el movimiento de un flujo sobre una frontera solidad fija, donde las
partículas se mueven en líneas rectas paralelas se pueden suponer que el flujo se produce
en formas de capas o lamina de espesor diferencial cuyas velocidades varían con la
distancia y, normal a dicha frontera
Según newton, el esfuerzo tangencial que se producen entre dos laminas separadas una
distancia dy, y que se desplazan con velocidades (v) y[v+( ∂ v∂ y
)dy ] ,vale.
τ=μ∂ v∂ y
De acuerdo con dicha ley, el esfuerzo tangencial es proporcional al gradiente transversal de
velocidad es ∂v/∂y. La constante de proporcionalidad μ es una magnitud característica de
la viscosidad del flujo y se conoce como viscosidad dinámica o simplemente viscosidad.
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MECANICA DE FLUIDOS I INGENIERÍA CIVIL
La viscosidad dinámica es función, principalmente de la temperatura y la presión.
La dependencia respecto de la presión es prácticamente despreciable para los líquidos y
pequeña o despreciable para la mayoría de gases o vapores, a menos que la presión
resulte muy grande. En tanto que la viscosidad de los líquidos disminuye con la
temperatura, y la de los gases aumenta.
DEDUCCIÓN DE LA FÓRMULA DE VISCOSIDAD ABSOLUTA
Con referencia a la fig. b, se consideran dos placas planas y paralelas, separadas una
distancia pequeña L; con el espacio entre ellas lleno de un fluido. Se supone que la placa
superior se mueve a una velocidad constante V al actuar sobre ella una Fuerza F, también
constante. El fluido en contacto con la placa móvil se adhiere a ella moviéndose a la
misma velocidad V, mientras que el fluido en contacto con la placa fija permanecerá en
reposo.
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MECANICA DE FLUIDOS I INGENIERÍA CIVIL
fig. (b)
A partir de este grafico obtenemos la fórmula de la viscosidad.
Experimentalmente se ha demostrado que la fuerza F varía con el área de la placa A, con la
velocidad V, inversamente con la separación L, teniendo:
De aquí se tiene:
De donde:
F = Fuerza aplicada a la placa.
L = Distancia entre la placa fija y la placa móvil.
A = Área de la placa
= Factor de proporcionalidad
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MECANICA DE FLUIDOS I INGENIERÍA CIVIL
Dividiendo miembro a miembro entre L:
Donde
= Tensión o esfuerzo cortante.
Luego tenemos:
Para ángulos θ pequeños, de la fig. b se tiene:
Pero también por definición se conoce que:
Igualando (4) y (5) tenemos:
Reemplazando (6) en (3) se tiene:
Al introducir la constante de proporcionalidad (mi) llamada viscosidad absoluta o
dinámica, tenemos:
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MECANICA DE FLUIDOS I INGENIERÍA CIVIL
En el diagrama de velocidades, para una distribución lineal fig. (b), según relaciones
generalizadas de semejanza de triángulos se tiene:
Diferenciando :
Reemplazamos (9) en (8), se tiene:
τ=μdθdt
=μVL
=μdVdy
………… … (10 ) Ecuacion denewtono de la viscosidad
La tensión de cortadura es proporcional a la deformación angula, obedecen a esta ley todos
los fluidos newtonianos.
De donde:μ= Viscosidad Dinámica o de Newton (Factor de proporcionalidad)
Despejando
μde (10) obteniendo que la viscosidad absoluta dinámica es:
A. VISCOSIDAD DINÁMICA
u= ❑Δ vΔ y
=T ( Δ yΔ v )
Poniendo las dimensiones F, L, T para fuerza, longitud y tiempo.
μ tiene las dimensiones FL-2T. Si se ponen las dimensiones de la fuerza en términos de
masa usando el segundo principio de Newton del movimiento F=MLT-2, las dimensiones de
las viscosidad pueden expresarse como ML-1T-1.
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MECANICA DE FLUIDOS I INGENIERÍA CIVIL
UNIDADES DE LA VISCOSIDAD
DINAMICA
Las unidades para u pueden derivarse al
sustituir unidades:
u= N
m2×
mms
= N .s
m2 ………. (1)
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MECANICA DE FLUIDOS I INGENIERÍA CIVIL
Como sabemos:Pa= N
m2 , reemplazando en (1)
⇒u=Pa. s………. (2)
Como 1N=1kgm/s2, reemplazando en (1)
u=N ×s
m2= kg . m
s2×
s
m2= kg
m . s………. (3)
Así tanto (1), (2), (3) pueden utilizarse como unidades de u en el sistema internacional.
SISTEMA DE UNIDADES UNIDADES DE VISCOSIDAD DINAMICA
SISTEMA INTERNACIONAL N . s
m2 ,Pa . s,kg
m. s
SISTEMA BRITANICO DE UNIDADES lb−s
pies2 o slug
pies−s
SISTEMA CGS (OBSOLETO)
poise=dina . s
cm2= g
cm . s=0.1 Pa . s
B. VISCOSIDAD CINEMATICA
Esta viscosidad nos indica el régimen de flujo del número de Reynolds en las tuberías, las
dimensiones de V son L2T-1.
V= uρ
UNIDADES DE LA VISCOSIDAD CINEMATICA
Podemos derivar las unidades del sistema internacional para la viscosidad cinemática al
sustituir las viscosidades desarrolladas previamente para u y ρ
V= uρ=u ( 1
ρ)
V= kgm . s
×m3
kg
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MECANICA DE FLUIDOS I INGENIERÍA CIVIL
V=m2
s
SISTEMA DE UNIDADES UNIDADES DE VISCOSIDAD CINEMATICA
SISTEMA INTERNACIONAL m2
s
SISTEMA BRITANICO DE UNIDADES pies2
S
SISTEMA CGS (OBSOLETO) Stoke= cm2
s=1×10−4 m2
s
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MECANICA DE FLUIDOS I INGENIERÍA CIVIL
VISCOSIMETRIA
Es el arte de medir la viscosidad de un líquido, se mide con instrumentos llamados
viscosímetros, existen diferentes tipos y marcas:
Viscosímetro Engler
Viscosímetro Saybolt
Viscosímetro Redwood
VISCOSÍMETRO ENGLER:
Se utiliza en el continente europeo, y consiste
en el cociente entre el tiempo en segundos
que tarda en derramarse 200 cm3 del líquido
cuya viscosidad se desea conocer, y el
tiempo en segundos que tarda en derramarse
200 cm3 de agua, todo, por lo general, a 20
ºC de temperatura, pudiendo en los caso de
líquidos muy viscosos utilizar temperaturas de
50 ºC y hasta 100 ºC. El aparato, el cual se
denomina viscosímetro Engler, consta de dos
recipientes, entre los que se vierte el aceite o
el agua que constituirá el baño de
calentamiento, y en el recipiente interior el
líquido cuya viscosidad se desea medir; un
tubo de salida de longitud l de 20 mm con
orificios calibrados a la entrada de Æ 2,4 mm
y a la salida de Æ 2,8 mm, y un tapón de madera para impedir la caída del líquido hasta que
no se obtengan las condiciones del ensayo; un matraz aforado para 200 cm3. El equipo se
completa con los termómetros, agitador y sistema de calentamiento. Una vez obtenidas las
condiciones de ensayo, se retira el tapón y se toma con un cronómetro el tiempo de caída
del líquido, dividiéndose por el tiempo de caída del agua, cuyo valor constituye la constante
del aparato
.
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MECANICA DE FLUIDOS I INGENIERÍA CIVIL
La fórmula para determinar el número de grados en engler es la siguiente
Dónde: t = tiempo del líquido en estudio
CL = constante del instrumento
VISCOSÍMETRO SAYBOLT
La facilidad con que un fluido fluye a través de un orificio de diámetro pequeño es una
indicación de su viscosidad. Éste es el principio sobre el cual está basado el viscosímetro de
Saybolt. La muestra de fluido se coloca en un aparato parecido al que se muestra en la
figura.
tCL
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MECANICA DE FLUIDOS I INGENIERÍA CIVIL
Después de que se establece el flujo, se mide el
tiempo requerido para colectar 60 mL del fluido. El
tiempo resultante se reporta como la viscosidad del
fluido en Segundos Universales Saybolt (SSU o. en
ocasiones, SUS).
Puesto que la medición no está basada en la
definición fundamental de viscosidad, los
resultados son solamente relativos. Sin embargo,
sirven para comparar las viscosidades de
diferentes fluidos.
La ventaja de este procedimiento es que es
sencillo y requiere un equipo relativamente simple.
VISCOSÍMETRO REDWOOD
Es más en Inglaterra se utiliza la viscosidad Redwood, que se
obtiene de la misma manera que la Saybolt, difiriendo en el
volumen que escurre, el cual es de 50 cm3, diferenciándose
también dos tipos, según el diámetro del orificio de escurrimiento,
el Redwood Nº1, con orificio de salida de Æ 1,62 mm y Redwood
Nº2, con orificio de salida de Æ 3,80 mm, obteniéndose la
viscosidad en segundos Redwood.
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MECANICA DE FLUIDOS I INGENIERÍA CIVIL
2. TENSIÓN SUPERFICIAL
Se denomina tensión superficial que forma entre la superficie libre de un líquido y un gas. Es
la atracción entre las fuerzas de cohesión y adhesión cuyo resultado es la tensión
superficial, es decir cantidad de energía (fuerza de atracción) necesaria para mantener en
equilibrio su superficie por unidad de longitud.
Es también llamada energía de interfaz o energía de superficie.
Definición de Términos:
La Tensión .-Es el resultado de las fuerzas moleculares, que ejercen una
atracción no compensada hacia el interior del líquido sobre las moléculas
individuales de la superficie.
La Cohesión .- Es la fuerza de atracción entre partículas adyacentes (mantienen
unidas) dentro de un mismo cuerpo o una sustancia.
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MECANICA DE FLUIDOS I INGENIERÍA CIVIL
La Adhesión .- Es la interacción entre las superficies de distintos cuerpos (pueden
tener una composición química diferente.)
La tensión superficial depende de la naturaleza del líquido, del medio que le rodea y de la
temperatura. En general, la tensión superficial disminuye con la temperatura, ya que las
fuerzas de cohesión disminuyen al aumentar la agitación térmica.
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MECANICA DE FLUIDOS I INGENIERÍA CIVIL
Tabla de tensión superficial de los líquidos a 20ºC
UNIDADES:Kgm
;lbPie
;grcm
;lb
Pulg;
Dinacm
;Nm
Material Tensión Superficial “σ” (10-3 N/m)Acetona 23,70
Benceno 28,85
Tetracloruro de Carbono 26,95
Acetato de etilo 23,9
Alcohol etílico 22,75
Éter etílico 17,01
Hexano 18,43
Metanol 22,61
Tolueno 28,5
Agua 72,75
Aceite de oliva 33.06
Glicerina 59.4
Petróleo 26.0
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MECANICA DE FLUIDOS I INGENIERÍA CIVIL
MEDIDA DE LA TENSIÓN SUPERFICIAL DE UN LÍQUIDO
El método de Du Nouy es uno de los más conocidos. Se
mide la fuerza adicional ΔF que hay que ejercer sobre un
anillo de aluminio justo en el momento en el que la lámina de
líquido se va a romper
El líquido se coloca en un recipiente, con el anillo
inicialmente sumergido. Mediante un tubo que hace de
sifón se extrae poco a poco el líquido del recipiente
PRESIÓN EN EL INTERIOR DE UNA GOTA DEBIDO AL FENÓMENO DECAPILARIDAD
La resultante de la Pe y Pi está hacia el interior.
Dónde:
Pi = Presión en el lado cóncavo de la membrana superficial.
Pe = Presión en el lado convexo de la membrana superficial.
r1 = Radio de curvatura en la dirección 1 de la membrana.
r2 = Radio de curvatura en la dirección 2, perpendicular a la dirección 1 de la
membrana.
dA=( r1dθ )(r2 d ∅ )
d∅2
d∅2
dθ2
dθ2
r1
r1
r2
r2
Pi
Pe
d ∅
dθ
n
Fuerza
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MECANICA DE FLUIDOS I INGENIERÍA CIVIL
Equilibrio estático.
∑ Fn=0
( Pi−Pe ) dA=2σ (r1 dθ ) sind∅2
+2 σ (r2 d∅ )sindθ2
Pero para ángulos pequeños sin α=tan α=αradianes
( Pi−Pe ) r1r 2dθd ∅=2 σ r1dθd ∅2
+2 σ r2 d∅ dθ2
( Pi−Pe ) r1r 2=σ r1+σ r2
( Pi−Pe )= σ r1
r1r 2
+σ r2
r1r 2
Pi−Pe= σr2
+ σr1
…………………………(I)
Ejemplos:
- Pequeños insectos, como el zancudo u otras especies pueden caminar sobre el agua
debido a que su peso no es suficiente para penetrar en la superficie.
- Una pequeña aguja se
puede hacer flotar en la
superficie del agua a pesar de que es varias veces más densa que el agua.
Pi−Pe=σ ¿ + 1r1
)
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MECANICA DE FLUIDOS I INGENIERÍA CIVIL
- Las hojas caídas de las plantas también resisten a la tensión superficial.
3.
CAPILARIDAD
La capilaridad es la cualidad que posee una sustancia para absorber un líquido. Sucede
cuando las fuerzas intermoleculares adhesivas entre el líquido y el sólido son mayores que
las fuerzas intermoleculares cohesivas del líquido. Es decir Es el movimiento ascendente o
descendente que puede tener un líquido, debido a las fuerzas de tensión superficial
producidas por un desequilibrio de las fuerzas de cohesión o de adhesión.
Las
tensiones superficiales en un sistema sólido-líquido-gas en un tubo capilar. El líquido se
eleva una altura h si (a) q< 90º, y desciende si (b) q> 90º.
Fuerzas de adhesiv
Vidr
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MECANICA DE FLUIDOS I INGENIERÍA CIVIL
La altura a la que asciende (o desciende) un líquido en un capilar no es sólo función del
ángulo de contacto, sino que depende también del radio del capilar. La ecuación que
describe la altura alcanzada por un líquido en un capilar es:
Dónde:
h = Es la altura (cm), positiva si asciende o negativa si
desciende.
Ѳ= Angulo de contacto.𝜸= Densidad del líquido (kg/m³)
σ = tensión superficial(N/m)
r = Radio del Tubo (m)
A menor diámetro, mayor altura alcanza el líquido. Esto es, el diámetro está en proporción
inversa a la ascensión capilar del líquido.
h= 2 σγ . r
∗cosθ
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MECANICA DE FLUIDOS I INGENIERÍA CIVIL
Ejemplos:
Los materiales de construcción
Los materiales de construcción absorben agua proveniente de la lluvia, de filtraciones,
de instalaciones sanitarias rotas, de condensación de humedad ambiente en cámaras
sanitarias sin la ventilación adecuada o de la humedad del terreno que asciende por
zonas sin impermeabilizar o con impermeabilización deficiente. Si hay contacto con el
aire de la pared o muro afectado la altura llega normalmente a un máximo de 150 cm. Si
la pared está recubierta de materiales impermeables la altura en mucho mayor así como
la capacidad de destrucción.
(*) Causas que produce la capilaridad
Humedad de las paredes
En el caso del Agua y mercurio
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MECANICA DE FLUIDOS I INGENIERÍA CIVIL
a) Adhesión > cohesión: Cuando un líquido sube por un tubo capilar, es debido a que
la cohesión entre sus moléculas es menor a la adhesión del líquido con el material
del tubo (es decir, es un líquido que moja). El líquido sigue subiendo hasta que la
tensión superficial es equilibrada por el peso del líquido que llena el tubo. Éste es el
caso del agua, y ésta propiedad es la que regula parcialmente su ascenso dentro de
las plantas, sin utilizar energía para vencer la gravedad.
Fuerzas de:Adhesión > cohesión
b) Adhesión < cohesión: Sin embargo, cuando la cohesión entre las moléculas de un
líquido es más potente que la adhesión al capilar (como el caso del mercurio), la
tensión superficial hace que el líquido descienda a un nivel inferior, y su superficie es
convexa,(es decir, es un líquido no moja).
Adhesión < cohesión
Algunas soluciones para evitar la capilaridad
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MECANICA DE FLUIDOS I INGENIERÍA CIVIL
a) TRV300
Para realizar barreras químicas contra la subida de agua por capilaridad, de inyección o por
absorción.
Descripción
Resina silanoacrílica capaz de penetrar en los morteros de fijación y en los materiales
porosos, para formar una capa impermeable que impide la subida de agua por capilaridad.
El componente silánico da a la barrera características hidrófugas, aumentando su eficacia.
b) Electroósmosis.Uno de los métodos más en auge en
los últimos años para el tratamiento de
las humedades por capilaridad
4. PRESION
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MECANICA DE FLUIDOS I INGENIERÍA CIVIL
La presión representa la intensidad de la fuerza que se ejerce sobre cada unidad de área de
la superficie considerada. Cuanto mayor sea la fuerza que actúa sobre una superficie dada,
mayor será la presión, y cuanto menor sea la superficie para una fuerza dada, mayor será
entonces la presión resultante.
LA PRESIÓN EN LOS FLUIDOS
La presión en un fluido es la presión termodinámica que interviene en la ecuación
constitutiva y en la ecuación de movimiento del fluido, en algunos casos especiales esta
presión coincide con la presión media o incluso con la presión hidrostática.
Presión Hidrostática .
Para un fluido en reposo la fuerza de la superficie siempre debe estar dirigida perpendicular
a la superficie, si hubiera una fuerza tangencial al fluido, las capas del fluido resbalarían una
sobre las otras y entonces el fluido no estaría en reposo.
La presión es una cantidad escalar y está definida en un punto.
Toda presión está relacionada con una fuerza, pero no toda fuerza está relacionada con
una presión.
La presión es independiente de la dirección.
A
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MECANICA DE FLUIDOS I INGENIERÍA CIVIL
La presión es independiente de la forma del recipiente.
Presión Atmosférica (P0)
Es la presión ejercida por el aire atmosférico en cualquier punto de la atmósfera.
La presión atmosférica estándar, 1 atmósfera, fue definida como la presión atmosférica
media al nivel del mar que se adoptó como exactamente 101 325 Pa(1.013x105) = 760 Torr
= 760 mm. Hg
Sin embargo, a partir de 1982, la IUPAC recomendó que para propósitos de especificar las
propiedades físicas de las sustancias "el estándar de presión" debía definirse como
exactamente 100 kPa o (≈750.062 Torr). Aparte de ser un número redondo, este cambio
tiene una ventaja práctica porque 100 kPa equivalen a una altitud aproximada de 112
metros, que está cercana al promedio de 194 m de la población mundial.
Presión Manométrica.
Es la diferencia de presiones de la presión absoluta y la presión atmosférica.
Presión en un Fluido en Reposo
a) Líquidos: Esta presión depende de la densidad del líquido en cuestión y de la altura a
la que esté sumergido el cuerpo.
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MECANICA DE FLUIDOS I INGENIERÍA CIVIL
Dónde:
P: presión absoluta
: es la densidad del líquido
g : gravedad
h: altura del líquido. Un líquido en equilibrio ejerce fuerzas perpendiculares sobre
cualquier superficie sumergida en su interior.
: Presión atmosférica
Aplicación del Principio de Pascal: Prensa hidráulica
Ecuación de Pascal
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MECANICA DE FLUIDOS I INGENIERÍA CIVIL
El principio de Pascal afirma que cualquier aumento de presión en la superficie de un fluido
se transmite a cualquier punto del fluido. Una aplicación de este principio es la prensa
hidráulica.
Émbolos a la misma altura
Para mantener a la misma altura los dos émbolos, tenemos que poner un número de pesas
sobre cada émbolo de modo que se cumpla la relación dada en el apartado anterior.
n1 mg
π r12 =
n2 mg
π r 22
Donde n1 y n2 es el número de pesas que se ponen en el émbolo izquierdo o derecho
respectivamente, r1 y r2son sus radios respectivos.
Émbolos a distinta altura
La presión en cada uno de dichos puntos es la suma de tres términos
La presión atmosférica
La presión debida a la columna de fluido
La presión debida a las pesas situadas sobre el émbolo
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PA=P0+ρg h1+n1mg
π r12
PB=P0+ρg h2+n2 mg
π r22
Para determinar h1 y h2 en función de los datos n1 y n2, precisamos de dos ecuaciones
La primera ecuación es pA= pB
La segunda ecuación, nos indica que el fluido incomprensible pasa de un recipiente al otro,
pero el volumen V de fluido permanece invariable. Por ejemplo, si h1 disminuye, h2 aumenta.
Como consecuencia, el fluido pasa del recipiente izquierdo al derecho, hasta que se
establece de nuevo el equilibrio.
π r12h1+π r2
2 h2=(π r12+π r2
2 )ho
Dónde:
h0 = Es la altura inicial de equilibrio.
PRESION EN LOS GASES
Al estado de agregación de la materia que no tiene forma ni volumen propio. Su principal
composición son moléculas no unidas, expandidas y con poca fuerza de atracción, haciendo
que no tengan volumen y forma definida, provocando que este se expanda para ocupar todo
el volumen del recipiente que la contiene.
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Propiedades de la materia en estado gaseoso.
Se adaptan a la forma y el volumen del recipiente
que los contiene. Un gas, al cambiar de
recipiente, se expande o se comprime, de manera
que ocupa todo el volumen y toma la forma de su
nuevo recipiente.
Se dejan comprimir fácilmente. Al existir espacios intermoleculares, las moléculas se
pueden acercar unas a otras reduciendo su volumen,
cuando aplicamos una presión.
Se difunden fácilmente. Al no existir fuerza de atracción intermolecular entre sus
partículas, los gases se esparcen en forma espontánea.
Se dilatan, la energía cinética promedio de sus moléculas es directamente
proporcional a la temperatura aplicada y sus moléculas se mueven a altas
velocidades, en forma recta y desordenada.
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5. GASES PERFECTOS 0 ideales
Se llama gas perfecto al gas ideal con calores específicos constantes, es decir aquel en
que la diferencia de energía interna y de entalpia (es la cantidad de energía de un sistema
termodinámico que éste puede intercambiar con su entorno) es proporcional a la diferencia
de temperaturas entre dos estados.
Un gas perfecto tiene viscosidad y por tanto, puede desarrollar tensiones cortantes, y
además es compresible, el cual lo diferencia del fluido ideal que no tiene rozamiento y es
incomprensible.
La hipótesis básicas para modelar el comportamiento de un gas perfecto son:
El gas está compuesto por una cantidad muy grande de moléculas, estás tienen
energía cinética.
No existe fuerza de atracción entre moléculas, esto implica que están relativamente
distante unas de otras.
Los choques entre moléculas, así como las moléculas con las paredes del recipiente
que lo contienen son perfectamente elásticos.
El gas perfecto se define como una sustancia que satisface la ley de los gases perfectos.
P.V = R. T
Dónde:
P: presión absoluta
V: volumen específico
R: constante de los gases perfectos.
T: temperatura absoluta
LEY DE LOS GASES IDEALES
La ley de los gases ideales es la ecuación de estado del gas ideal, un gas hipotético
formado por partículas puntuales, sin atracción ni repulsión entre ellas y cuyos choques son
perfectamente elásticos (conservación de momento y energía cinética). Los gases reales
que más se aproximan al comportamiento del gas ideal son los gases monoatómicos en
condiciones de baja presión y alta temperatura.
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Empíricamente, se observan una serie de relaciones entre la temperatura, la presión y el
volumen que dan lugar a la ley de los gases ideales, deducida por primera vez por
ÉmileClapeyron en 1834.
La ecuación de estado
La ecuación que describe normalmente la relación entre la presión, el volumen, la
temperatura y la cantidad (en moles) de un gas ideal es:
P . V = n. R . T
Dónde:
P = Presión
V = Volumen
n = Moles de Gas.
R = Constante universal de los gases ideales .
T = Temperatura absoluta
Haciendo una corrección a la ecuación de estado de un gas ideal, es decir, tomando en
cuenta las fuerzas intermoleculares y volúmenes intermoleculares finitos, se obtiene la
ecuación para gases reales, también llamada ecuación de Van der Waals:
( a . n2
V 2 +P) . (V−nb )=n . R .
Dónde:
P= Presión del gas
V = Volumen del gas
n = Moles de gas.
R = Constante universal de los gases ideales
T = Temperatura.
A y b son constantes determinadas por la naturaleza del gas con el fin de que haya
la mayor congruencia posible entre la ecuación de los gases reales y el
comportamiento observado experimentalmente.
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TEORÍA CINÉTICA MOLECULAR.
Esta teoría fue desarrollada por Ludwig Boltzmann y Maxwell. Nos indica las propiedades de
un gas ideal a nivel molecular.
Todo gas ideal está formado por pequeñas partículas puntuales (átomos o
moléculas).
Las moléculas gaseosas se mueven a altas velocidades, en forma recta y
desordenada.
Un gas ideal ejerce una presión continua sobre las paredes del recipiente que lo
contiene, debido a los choques de las partículas con las paredes de éste.
Los choques moleculares son perfectamente elásticos. No hay pérdida de energía
cinética.
No se tienen en cuenta las interacciones de atracción y repulsión molecular.
La energía cinética media de la translación de una molécula es directamente
proporcional a la temperatura absoluta del gas.
Partiendo de la ecuación de estado:
P . V = n. R . T
Tenemos que:
P . Vn .T
=R
Dónde: R = Es la constante universal de los gases ideales, luego para dos estados
del mismo gas, 1 y 2:
P1 .V 1
n1 .T 1 =
P2 .V 2
n2 .T 2 = R
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Para una misma masa gaseosa (por tanto, el número de moles «n» es constante), podemos
afirmar que existe una constante directamente proporcional a la presión y volumen del gas,
e inversamente proporcional a su temperatura.
P1 . V 1
T1 . n1
=P2.V 2
T 2 . n2
PROCESOS GASEOSOS PARTICULARES
Procesos realizados manteniendo constante un par de sus cuatro variables (n, P , V, T), de
forma que queden dos; una libre y otra dependiente. De este modo, la fórmula arriba
expuesta para los estados 1 y 2, puede ser operada simplificando 2 o más parámetros
constantes. Según cada caso, reciben los nombres:
LEY DE BOYLE- MARIOTTE
También llamado proceso
isotérmico. Afirma que, a
temperatura y cantidad de materia
constante, el volumen de un gas es
inversamente proporcional a su
presión:
P1 . V 1
T1 . n1
=P2.V 2
T 2 . n2
n = Constante donde P1 . V1 = P2 . V2
T = Constante
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LEYES DE CHARLES Y GAY-LUSSAC
En 1802, Louis Gay Lussac publica los resultados
de sus experimentos, basados en los que Jacques
Charles hizo en el 1787. Se considera así al
proceso isobárico para la Ley de Charles, y al
isocoro (o isostérico) para la ley de Gay Lussac.
Proceso isobaro (de Charles).
P1 . V 1
T1 . n1
=P2.V 2
T 2 . n2
n = ConstanteV 1
T 1
=V 2
T2
P = Constante
Proceso isocoro (de Gay Lussac).
P1 . V 1
T1 . n1
=P2.V 2
T 2 . n2
n = Constante P1
T1
=P2
T 2
V = Constante
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LEY DE AVOGADRO
La Ley de Avogadro fue expuesta por Amedeo Avogadro en
1811.Asegura que en un proceso a presión y temperatura
constante (isobaro e isotermo), el volumen de cualquier gas
es proporcional al número de moles presente, de tal modo
que:
P1 . V 1
T1 . n1
=P2 .V 2
T 2 . n2
T = ConstanteV 1
n1
=V 2
n2
P = Constante
Esta ecuación es válida incluso para gases ideales distintos.
Any gas that obeys the above mentioned equation under all conditions is called a perfect gas
(or ideal gas).Cualquier gas que obedece a la ecuación de arriba mencionados en todas las
condiciones que se llama un gas perfecto (o el gas ideal). A real gas (or an actual gas),
behaves like a perfect gas only at low pressures. Some properties of actual gases such as
specific heat at constant pressure and specific enthalpy are dependent on temperature but
the variation due to pressure is negligible.Un gas real (o con un gas real), se comporta como
un gas perfecto sólo a bajas presiones. Algunas propiedades de los gases reales, como el
calor específico a presión constante y la entalpía específica dependen de la variación de
temperatura, pero debido a la presión es insignificante. There are empirical relations that
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calculate gas properties. Existen relaciones empíricas que permiten calcular las propiedades
del gas. The following polynom is a good approximation for the specific enthalpy of gases:
6. PRESION A VAPOR
La presión de vapor es la presión de un sistema cuando el sólido o líquido se hallan en
equilibrio con su vapor. Los vapores y los gases, tienden a ocupar el mayor volumen posible
y ejercen así sobre las paredes de los recintos que los contienen, una presión también
llamada, fuerza elástica o tensión. La presión de vapor es la presión de la fase gaseosa o
vapor de un sólido o un líquido sobre la fase líquida, para una temperatura determinada, en
la que la fase líquida y el vapor se encuentran en equilibrio dinámico; su valor es
independiente de las cantidades de líquido y vapor presentes mientras existan ambas. Este
fenómeno también lo presentan los sólidos; cuando un sólido pasa al estado gaseoso sin
pasar por el estado líquido (proceso denominado sublimación o el proceso inverso llamado
depositación o sublimación inversa) también hablamos de presión de vapor. En la situación
de equilibrio, las fases reciben la denominación de líquido saturado y vapor saturado. Esta
propiedad posee una relación directamente proporcional con las fuerzas de atracción
intermoleculares, debido a que cuanto mayor sea el módulo de las mismas, mayor deberá
ser la cantidad de energía entregada (ya sea en forma de calor u otra manifestación) para
vencerlas y producir el cambio de estado.
Imaginemos una burbuja de cristal en la que se ha realizado el vacío y que se mantiene a
una temperatura constante; si introducimos una cierta cantidad de líquido en su interior éste
se evaporará rápidamente al principio hasta que se alcance el equilibrio entre ambas fases.
Inicialmente sólo se produce la evaporación ya que no hay vapor; sin embargo a medida
que la cantidad de vapor aumenta y por tanto la presión en el interior de la ampolla, se va
incrementando también la velocidad de condensación, hasta que transcurrido un cierto
tiempo ambas velocidades se igualan. Llegados a este punto se habrá alcanzado la presión
máxima posible en la ampolla (presión de vapor o de saturación) que no podrá superarse
salvo que se incremente la temperatura.
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El equilibrio dinámico se alcanzará más rápidamente cuanto mayor sea la superficie de
contacto entre el líquido y el vapor, pues así se favorece la evaporación del líquido; del
mismo modo que un charco de agua extenso pero de poca profundidad se seca más rápido
que uno más pequeño pero de mayor profundidad que contenga igual cantidad de agua. Sin
embargo, el equilibrio se alcanza en ambos casos para igual presión.
El factor más importante que determina el valor de la presión de saturación es la propia
naturaleza del líquido, encontrándose que en general entre líquidos de naturaleza similar, la
presión de vapor a una temperatura dada es tanto menor cuanto mayor es el peso
molecular del líquido.
Para simplificar e ilustrar utilicemos el esquema que sigue:
En el dibujo se representa un recipiente cerrado, lleno parcialmente de un líquido (azul).
Este líquido como toda sustancia está constituido por
moléculas (bolitas negras), que están en constante
movimiento al azar en todas direcciones. Este movimiento
errático, hace que se produzcan choques entre ellas, de
estos choques las moléculas intercambian energía, tal y
como hacen las bolas de billar al chocar; algunas aceleran,
mientras otras se frenan. En este constante choque e
intercambio de energía, algunas moléculas pueden alcanzar
tal velocidad, que si están cerca de la superficie pueden
saltar del líquido (bolitas rojas) al espacio cerrado exterior
como gases. A este proceso de conversión lenta de los
líquidos a gases se les llama evaporación. A medida que
más y más moléculas pasan al estado de vapor, la presión dentro del espacio cerrado sobre
el líquido aumenta, este aumento no es indefinido, y hay un valor de presión para el cual por
cada molécula que logra escapar dellíquido necesariamente regresa una de las gaseosas a
él, por lo que se establece un equilibrio y la presión no sigue subiendo. Esta presión se
conoce como Presión de Vapor Saturado.
La tasa a la cual el líquido se evapora para formar un gas llega a ser eventualmente igual a
la tasa a la cual el gas se condensa para formar líquido. En este punto, el sistema se dice
está en equilibrio. El espacio sobre el líquido se satura con el vapor de agua, y no se
evapora más agua
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La presión del vapor de agua en un envase cerrado en el equilibrio se llama la presión del
vapor. La teoría molecular cinética sugiere que la presión del vapor de un líquido depende
de su temperatura. Como se puede ver en la figura la energía cinética contra el número de
moléculas, la fracción de las moléculas que tienen bastante energía para escaparse del
líquido aumenta con la temperatura del líquido. Consecuentemente, la presión del vapor de
un líquido también aumenta con la temperatura.
La figura muestra que la relación entre la presión de vapor y la temperatura no es lineal. La
presión del vapor del agua se incrementa más rápidamente que la temperatura del sistema.
La presión de vapor saturado depende de dos factores:
1. La naturaleza del líquido
2. La temperatura
Influencia de la naturaleza del líquido
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El valor de la presión de vapor saturado de un líquido, da una idea clara de su volatilidad,
los líquidos más volátiles (éter, gasolina, acetona etc.) tienen una presión de vapor saturado
más alta, por lo que este tipo de líquidos, confinados en un recipiente cerrado, mantendrán
a la misma temperatura, una presión mayor que otros menos volátiles. Eso explica porqué,
a temperatura ambiente en verano, cuando destapamos un recipiente con gasolina,
notamos que hay una presión considerable en el interior, mientras que si el líquido es por
ejemplo; agua, cuya presión de vapor saturado es más baja, apenas lo notamos cuando se
destapa el recipiente.
Influencia de la temperatura .
La relación entre la temperatura y la presión de vapor saturado de
las sustancias, no es una línea recta, en otras palabras, si se
duplica la temperatura, no necesariamente se duplicará la presión,
pero si se cumplirá siempre, que para cada valor de temperatura,
habrá un valor fijo de presión de vapor saturado para cada líquido.
La explicación de este fenómeno puede se basa en el aumento de
energía de la moléculas al calentarse. Cuando un líquido se
calienta, estamos suministrándole energía. Esta energía se
traduce en aumento de velocidad de las moléculas que lo
componen, lo que a su vez significa, que los choques entre ellas
serán más frecuentes y violentos. Es fácil darse cuenta entonces, que la cantidad de
moléculas que alcanzarán suficiente velocidad para pasar al estado gaseoso será mucho
mayor, y por tanto mayor también la presión.
PUNTO DE EBULLICION
supongamos que tenemos un líquido confinado a un recipiente abierto como se muestra, en
este caso sobre el líquido actúa el aire a la presión de la atmósfera, si esta presión es mayor
que la presión de vapor saturado del líquido a esa temperatura, la evaporación será muy
lenta, y se deberá básicamente, a que siempre en el incesante choque entre ellas, alguna
de manera esporádica, alcanzará la energía suficiente para pasar al estado gaseoso con la
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posibilidad de abandonar el recipiente, especialmente si hay alguna corriente de gases que
la arrastre.
Si comenzamos a incrementar la temperatura del sistema, cada vez será mayor la cantidad
de moléculas que lo abandonen y se irá incrementando gradualmente la evaporación.
Cuando se alcance una temperatura tal, para la cual, el valor de la presión de vapor
saturado del líquido en cuestión, sea igual al valor de la presión atmosférica, la evaporación
se producirá en toda la masa del líquido, se dice entonces que el líquido entra en ebullición
(hierve). Podemos ahora definir el punto de ebullición como:
El valor de la temperatura para la cual la presión de vapor saturado de un líquido cualquiera,
alcanza la presión a que está sometido.
Este fenómeno se aprovecha en la práctica para muchas aplicaciones, algunas tan simples
como la conocida olla a presión, y otrastan complejas e importantes como las grandes
calderas de vapor, las máquinas refrigeradoras o la producción de aire líquido.
Un líquido no tiene que ser calentado a su punto de ebullición antes de que pueda
convertirse en un gas. El agua, por ejemplo, se evapora de un envase abierto en la
temperatura ambiente (20 ), aunque su punto de ebullición es 100 .
La presión de vapor de un líquido se relaciona con la temperatura por medio de la ecuación
de ClaussiusClapeyron, sin embargo existen muchas ecuaciones que estudian esta
propiedad de los fluidos.
Ln P2/P1 = (DH/R) vaporización (1/T1-1/T2)
Esta ecuación mediante pasos matemáticos, puede convertirse en:
LnPvp = A+B/T
La gráfica del logaritmo de la presión del vapor y el reciproco de la temperatura absoluta es
una recta. La ecuación anterior no es una mala aproximación pero en general esta curva
realmente tiene unas curvaturas pequeñas que muestran así que esta aproximación
tampoco es la mejor. Estas curvas las observamos exagerando un poco el dibujo, de la
siguiente manera:
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Debemos tener en cuenta que esta ecuación
no es aplicable a temperaturas inferiores al
punto de ebullición normal.
La ecuación de Clausius-Clapeyro
La evaporación del agua es un ejemplo de cambio
de fase de líquido a vapor. Los potenciales químicos
de las fases α (líquido) y β (vapor) son funciones de
la temperatura T y la presión P y tienen el mismo
valor
μα(T, P)= μβ(T, P)
A partir de esta igualdad y empleando relaciones
termodinámicas, se obtiene la ecuación de
Clapeyron.
Suponiendo que la fase vapor es un gas ideal y que el volumen molar del líquido es
despreciable comparado con el volumen molar de gas, se llega a la denominada ecuación
de Clausius-Clapeyron que nos proporciona la presión de vapor del agua Pv en función de la
temperatura T, suponiendo además, que la entalpía L de vaporización es independiente de
la temperatura (al menos en un determinado intervalo)
*donde C es una constante
Medición y unidades
La presión de vapor es medida en unidades estándar de presión. El Sistema Internacional
de Unidades (SI) reconoce a la presión como una unidad derivada de la fuerza ejercida a
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través de un de un área determinada, a esta unidad se le conoce por el nombre de Pascal
(Pa). Un pascal es equivalente a un newton por metro cuadrado (N·m-2 or kg·m-1·s-2).
La medición experimental de la presión de vapor es un procedimiento simple para presiones
similares que estén entre 1 y 200 kPa. Resultados más exactos son obtenidos cerca del
punto de ebullición de cada sustancia en particular y con índice de error mas significativo en
mediciones menores a 1 kPa. Con frecuencia, algunos procedimientos consisten en purificar
las sustancias que son analizadas, aislándolas la sustancia deseada en un contenedor,
evitando cualquier gas indeseado y midiendo la presión de equilibrio de la fase gaseosa de
la sustancia en el sistema cerrado a distintas temperaturas. El uso de herramientas como un
isoteniscópiogenera una mayor exactitud en el proceso.
Relación entre el punto de ebullición de los líquidos
Como una tendencia general, la presión
de vapor de los líquidos a presión
atmosférica se incrementa con respecto
al decrecimiento en el punto de ebullición.
Este fenómeno es ilustrado en el
diagrama que se puede observar adjunto,
en el cual se muestra el comportamiento de
la presión de vapor versus la temperatura
de varios líquidos. Por ejemplo, a cualquier
temperatura, el propano tiene la mas alta
presión de vapor de todos los líquidos
expuestos en el gráfico. También cuenta
con el punto de ebullición mas bajo (-41
ºC), donde la curva de presión de vapor
del propano (línea púrpura) interseca a la línea horizontal equivalente a 1 atmósfera.
¿Cómo se estima la presión del vapor?
En intervalos de baja presión: 10 a 1500 mmHg se estima por varios métodos unos
de los cuales son:
El método de estimación de Frost-Kalkwarf-Thodors, es el mejor para compuestos
orgánicos, el cual se hace por medio de Cálculos de tipo iterativo, y arroja un máximo