Líquidos y fluidos

VISCOSIDAD
Propiedad de un fluido que tiende a oponerse a su flujo cuando se le aplica una fuerza. Los fluidos de alta
viscosidad presentan una cierta resistencia a fluir; los fluidos de baja viscosidad fluyen con facilidad. La
fuerza con la que una capa de fluido en movimiento arrastra consigo a las capas adyacentes de fluido
determina su viscosidad, que se mide con un recipiente (viscosímetro) que tiene un orificio de tamaño
conocido en el fondo. La velocidad con la que el fluido sale por el orificio es una medida de su viscosidad.
FLUJOS DE LA CAPA LÍMITE
Según la teoría molecular, cuando un fluido empieza a fluir bajo la influencia de la gravedad, las moléculas de
las capas estacionarias del fluido deben cruzar una frontera o límite para entrar en la región de flujo. Una vez
cruzado el límite, estas moléculas reciben energía de las que están en movimiento y comienzan a fluir. Debido
a la energía transferida, las moléculas que ya estaban en movimiento reducen su velocidad. Al mismo tiempo,
las moléculas de la capa de fluido en movimiento cruzan el límite en sentido opuesto y entran en las capas
estacionarias, con lo que transmiten un impulso a las moléculas estacionarias. El resultado global de este
movimiento bidireccional de un lado al otro del límite es que el fluido en movimiento reduce su velocidad, el
fluido estacionario se pone en movimiento, y las capas en movimiento adquieren una velocidad media.
Para hacer que una capa de fluido se mantenga moviéndose a mayor velocidad que otra capa es necesario
aplicar una fuerza continua. La viscosidad en poises se define como la magnitud de la fuerza (medida en dinas
por centímetro cuadrado de superficie) necesaria para mantener en situación de equilibrio una diferencia de
velocidad de 1 cm por segundo entre capas separadas por 1 cm. La viscosidad del agua a temperatura
ambiente (20 °C) es de 0,0100 poises; en el punto de ebullición (100 °C) disminuye hasta 0,0028 poises.
EFECTOS DEL CALOR
La viscosidad de un fluido disminuye con la reducción de densidad que tiene lugar al aumentar la temperatura.
En un fluido menos denso hay menos moléculas por unidad de volumen que puedan transferir impulso desde
la capa en movimiento hasta la capa estacionaria. Esto, a su vez, afecta a la velocidad de las distintas capas. El
momento se transfiere con más dificultad entre las capas, y la viscosidad disminuye. En algunos líquidos, el
aumento de la velocidad molecular compensa la reducción de la densidad. Los aceites de silicona, por
ejemplo, cambian muy poco su tendencia a fluir cuando cambia la temperatura, por lo que son muy útiles
como lubricantes cuando una máquina está sometida a grandes cambios de temperatura.
DENSIDAD
Masa de un cuerpo por unidad de volumen. En ocasiones se habla de densidad relativa que es la relación entre
la densidad de un cuerpo y la densidad del agua a 4 °C, que se toma como unidad. Como un centímetro cúbico
de agua a 4 °C tiene una masa de 1 g, la densidad relativa de la sustancia equivale numéricamente a su
densidad expresada en gramos por centímetro cúbico.
La densidad puede obtenerse de varias formas. Por ejemplo, para objetos macizos de densidad mayor que el
agua, se determina primero su masa en una balanza, y después su volumen; éste se puede calcular a través del
cálculo si el objeto tiene forma geométrica, o sumergiéndolo en un recipiente calibrando, con agua, y viendo
la diferencia de altura que alcanza el líquido. La densidad es el resultado de dividir la masa por el volumen.
Para medir la densidad de líquidos se utiliza el densímetro, que proporciona una lectura directa de la densidad.
El término de densidad también se aplica a las siguientes magnitudes:
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1) La relación entre el número de partículas en un volumen dado, o el total de una determinada cantidad como
la energía o el momento que existe en un volumen, y dicho volumen. Es el caso de la densidad de carga, la
densidad de electrones o la densidad de energía.
2) La energía luminosa por unidad de volumen (densidad de energía luminosa).
3) La oscuridad de una imagen en una película o placa fotográfica (densidad fotográfica).
CALOR ESPECÍFICO
Cantidad de calor necesaria para elevar la temperatura de una unidad de masa de una sustancia en un grado.
En el Sistema Internacional de unidades, el calor específico se expresa en julios por kilogramo y kelvin; en
ocasiones también se expresa en calorías por gramo y grado centígrado. El calor específico del agua es una
caloría por gramo y grado centígrado, es decir, hay que suministrar una caloría a un gramo de agua para elevar
su temperatura en un grado centígrado.
De acuerdo con la ley formulada por los químicos franceses Pierre Louis Dulong y Alexis Thérèse Petit, para
la mayoría de los elementos sólidos, el producto de su calor específico por su masa atómica es una cantidad
aproximadamente constante. Si se expande un gas mientras se le suministra calor, hacen falta más calorías
para aumentar su temperatura en un grado, porque parte de la energía suministrada se consume en el trabajo
de expansión. Por eso, el calor específico a presión constante es mayor que el calor específico a volumen
constante.
PODER CALORIFICO
Es la facultad que tiene para mandar o ejecutar la producción o distribución del calor.
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