Conceptos Esenciales sobre Fluidos y Termodinámica

Conceptos Básicos de los Fluidos

Un fluido es toda sustancia que tiene la capacidad de fluir o moverse.

• Fluidos newtonianos: Son aquellos que tienen una viscosidad constante, la cual no se altera al aplicarle una fuerza.
• Fluidos no newtonianos: No presentan una viscosidad única y se comportan como una mezcla entre un fluido y un sólido.

Propiedades de la Viscosidad

La viscosidad es la resistencia que ofrecen los fluidos al movimiento; si un fluido se mueve más rápido, es menos viscoso. Se divide en tres tipos:

• Dinámica: Es la resistencia de un fluido a fluir cuando se le aplica una fuerza externa.
• Extensional: Es la que presenta un fluido al ser atraído por otro.
• Aparente: Es el resultado de dividir la viscosidad entre la velocidad del fluido.

Nota: Las propiedades tienen un efecto directo en la temperatura, a excepción de la densidad.

Propiedades Físicas Adicionales

• Capilaridad: Es la capacidad de entrar en un capilar; se forma un menisco que puede ser convexo o cóncavo.
• Densidad: Es la medida de la cantidad de materia en un lugar determinado. Para los fluidos newtonianos, su densidad es constante; en los no newtonianos, pueden existir cambios si la viscosidad varía considerablemente.
• Tensión superficial: Es la energía que se genera en la superficie de un líquido, creando una pequeña capa en la parte superior. Esta disminuye si se calienta; la viscosidad y la tensión superficial son proporcionales.

Hidrostática y Tipos de Flujo

Hidrostática

La hidrostática estudia los fluidos que se hallan en un contenedor o recipiente. La presión hidrostática se produce en un fluido en reposo y puede ser positiva o negativa. A mayor cantidad de fluido almacenado, aumenta la presión hidrostática; debe existir un equilibrio entre la presión interna y la externa.

Tipos de Flujo

• Fluido laminar: Es aquel en que las partículas se mueven en forma de capas, deslizándose unas sobre otras de manera lenta.
• Fluido turbulento: Las partículas se mueven de manera aleatoria a altas velocidades.

Conceptos Termodinámicos

• Trabajo (w): Es una función de la trayectoria que depende del estado inicial y final.
• Calor (Q): Es la parte de la energía total que cruza las fronteras de un sistema a causa de una diferencia de temperatura.
• Energía cinética: Es la energía que posee un sistema debido a su velocidad.
• Energía potencial: Es la energía que posee un sistema con respecto a una superficie de referencia.
• Energía interna (u): Es una medida macroscópica de la suma de las energías moleculares y atómicas.
• Entalpía: Indica el calor interno de un sistema.