Dinámica e hidrostática de fluidos: presión, viscosidad y efectos térmicos

Dinámica de fluidos y mecánica de los fluidos

Dinámica de fluidos es la rama de la física que estudia los fluidos y su comportamiento en diferentes condiciones. Los fluidos, como el agua y el aire, son sustancias que pueden fluir y adaptarse a la forma de los recipientes que los contienen.

Propiedades fundamentales

Algunas propiedades esenciales de los fluidos son:

• Viscosidad: propiedad que relaciona la resistencia de un fluido al flujo.
• Presión: relación entre la fuerza ejercida sobre una superficie y el área sobre la que se aplica dicha fuerza.

En mecánica de fluidos, la presión es una magnitud importante para analizar el comportamiento de los fluidos en movimiento.

Hidrostática y el principio de Pascal

La hidrostática se encarga del estudio de los fluidos en reposo. Uno de sus principios más importantes es el principio de Pascal, que establece que cuando se aplica una presión en un fluido confinado, esta presión se transmite por igual en todas las direcciones.

Tensión superficial y fenómenos en líquidos

En los líquidos también ocurren fenómenos importantes relacionados con la hidráulica. Un fenómeno destacado es la tensión superficial, que se debe a la cohesión de las moléculas en la superficie. Generalmente, cuando los líquidos interactúan con otras sustancias o entre sí, tienden a dividirse en gotas o forman meniscos.

Tipos de flujo

• Flujo laminar: las partículas del fluido se mueven en capas ordenadas.
• Flujo turbulento: las partículas del fluido se mueven de manera caótica y desordenada.

Existe una ecuación fundamental en la mecánica de fluidos que relaciona la presión, la velocidad y la altura de un fluido en un flujo incompresible: la ecuación de Bernoulli.

Calor, temperatura y efectos térmicos

Calor es la energía que se transfiere de un cuerpo a otro cuando están en contacto y tienen diferente temperatura.

Temperatura de un cuerpo está relacionada con la energía interna promedio de sus partículas.

La temperatura de un cuerpo depende de la cantidad de calor que se suministra y de la cantidad de materia (masa) que posee. Con la misma cantidad de calor, un cuerpo con menos masa experimentará un mayor aumento de temperatura.

Efectos del calor

• Dilatación: aumento de volumen de un cuerpo.
• Contracción: disminución de volumen de un cuerpo.
• Cambios de estado: transición entre sólido, líquido y gas.

Cambios de estado: pueden ser progresivos (se producen suministrando calor) o regresivos (se producen desprendiendo calor).