Fundamentos de la Densidad, Viscosidad y Presión en Fluidos: Conceptos Clave

Fundamentos de la Densidad, Viscosidad y Presión en Fluidos

Densidad (ρ): m/V. La densidad se mide en Kg/m³. Densidad del agua: 1000 kg/m³ = 1 kg/l. La densidad de los gases es menor que la densidad de los líquidos. La densidad de los sólidos es mucho mayor que la de los líquidos y gases.

Dos maneras de cambiar la densidad en un fluido son calentándolo o comprimiéndolo (cambiando la presión).

Viscosidad (η): Oposición o resistencia a deformarse o a ser atravesado. Es la capacidad que tiene un fluido para moverse. Cuanto más viscoso, más dificultad para fluir. Ejemplos: miel, aceite… A mayor temperatura, menos viscoso. Ejemplo: mantequilla. Es importante saber que la viscosidad y la densidad no están unidas.

Presión: Relación que existe entre la fuerza que se ejerce sobre una superficie y la propia superficie: F/S = fuerza/superficie. Se mide en Newton/m² o Pa (Pascal). +P = =F / -S. Diferencia de presión = produce un movimiento. Diferencia de presión = la presión tiende a igualarse.

La relación entre la presión y la profundidad se representa mediante esta ecuación: Ecuación de la hidrostática: Ph = Po + ρ g h → (g = aceleración de la gravedad) (ρgh = presión ejercida por el propio líquido a una profundidad h). Relaciona la presión en el interior de un líquido (Ph) con la presión externa sobre el líquido, la presión atmosférica (Po), su densidad (ρ) y la profundidad (h).

Presión en los Gases

Gases en la atmósfera: A medida que subimos, cada vez hay menos presión porque hay menos aire encima. El aire pesa. En la atmósfera, la presión disminuye con la altura y la densidad también. Abajo el aire está más comprimido, por tanto, más denso.

Gases confinados (encerrados en un recipiente): Cuando un gas está encerrado, las partículas golpean las paredes del recipiente y la suma de estos golpes da lugar a la presión del recipiente. Cuanta más temperatura, más presión y más fuertes los choques. Esta relación entre volumen, número de partículas y temperatura tiene una ecuación:

Ley General de los Gases Ideales

P x V = n x R x T. R es una constante que tiene un valor = 8,31. La T hay que ponerla en Kelvin para que se cumpla la igualdad y la n es el número de moles. Esta ecuación es la ecuación general de los gases. Si mantenemos fija la presión de un gas, la temperatura y el volumen son directamente proporcionales, es decir, si aumenta uno, aumenta el otro. Si mantenemos fijo el volumen y aumentamos la temperatura, también aumenta la presión (ejemplo: una olla hermética). Si mantenemos constante la temperatura en un gas, y aumentamos la presión, el volumen disminuye (ejemplo: una jeringuilla, si tapamos el orificio y apretamos el émbolo, el volumen disminuye).

Ley de Avogadro

Si tenemos dos gases distintos que ocupan el mismo volumen y tienen la misma presión y temperatura, tienen que tener el mismo número de partículas. → Si se comprimen se calientan y si se expanden se enfrían.

Unidad de Presión

Manómetro: diferencia de nivel. Sirve para medir la presión de un gas encerrado. Barómetro:

Principio de Pascal

Si se ejerce una presión sobre un fluido, esa presión se transmite por su interior con la misma intensidad en todas direcciones. Lo más interesante es la utilidad que tiene, porque el funcionamiento de los aparatos hidráulicos se basa en este principio. Lo que se consigue con estos aparatos es que, mediante una fuerza pequeña, se levante algo pesado (por ejemplo, un niño, con un gato, puede levantar un coche).