DENSIDAD DE LOS LIQUIDOS

La densidad absoluta es la cantidad de la masa que tienen los cuerpos por unidad de volumen, y se expresa como p=m/v  y sus unidades son: g/cm3, kg/m3

La densidad del agua es de 1g/cm3 o 1000kg/m3

Hay liquidos mas y menos densos que el agua:

La densidad de los liquidos cambia debido a la temperatura por ejemplo si la temperatura es alta los liquidos son mas densos pero si la temperatura es baja los liquidos son menos densos.

*Un cubo de aluminio tiene 2cm de lado, y la densidad del aluminio es de 2700kg/m3. Determinar la masa y el peso del cubo.

Datos: 2cm de lado    p=2700kg/m3    v=(2cm)2=8cm3

Formula: p=m/v  -------- vp=m

8cm3x1m3/1000000cm3=8x10-6

Sustitución:(8x10-6m3)(2700kg/m3)=0.0216kg

W=mg

Peso específico

Es el peso por unidad de medida de volumen de un cuerpo y se expresa como r=w/v y sus unidades son N/m3

También se pueden ocupar otras formulas como: r=mg/v   y  r=pg

*calcular la masa y el peso específico de 15,000l de gasolina si la densidad de la gasolina es de 700kg/m3.

Datos:v=15000l =15cm3      p=700kg/m3

Fórmula=m/v   m=pv

Sustitución: m=7000kg/m3(15m39

M=10500kg

R=700kg/m3(9.81m/s2)=6867N/m3

W=(0.0216kg)(9.81m/s2)=21N

Presión

La presión indica la relación entre una fuerza aplicada y el área sobre la que actúa y se expresa como p=fN/am2)Pa

La expresión matemática de la presión señala

(Que a mayor fuerza aplicada mayor presión y a mayor área menor presión)

 

propiedades de los gases

GASES

Es el estado de la materia en la cual sus moléculas están muy separadas y debido a esto no existe ninguna fuerza de atracción o repulsión por eso están en constante movimiento.           

EXPANSION Y COMPRENSION

Un gas no tiene  forma ni volumen definidos es por eso que al vaciar el gas en cualquier recipiente de adapta a la forma y el volumen de este, cuando se calienta una muestra de gas aumenta su velocidad haciendo que el gas aumente y se expanda.  Todos se peguntaran por que los globos flotan y es porque el aire que está adentro se expande hasta ser menos que el aire que lo rodea por eso pesa menos y flota. También ¿por que los buzos pueden respirar bajo el agua? y es porque la gran cantidad de aire comprimido que tienen en sus tanques de oxigeno.

PRESION

Es la fuerza ejercida en todos los puntos del recipiente. La presión de un gas se origina por que chocan sus moléculas con las paredes del recipiente donde se encuentra y  mientras haya mas moléculas que choquen y mientras mas rápido se muevan mayor será la presión .

DENSIDAD

Es la relación que existe éntrela masa del gas y su volumen y en un gas la densidad es mucho menor que en los líquidos. La densidad de los gases disminuye a la mitad cuando el volumen aumenta al doble y la masa sigue igual, pero si aumentamos al doble la masa en un mismo volumen , la densidad aumenta al doble.

DIFUSION

En el estado gaseoso es la dispersión del gas e manera repentina, es la característica de los gases .Cuando dos gases entran en contacto se mezclan hasta que las partículas quedan repartidas de igual manera devido al gran movimiento que existe entre ellas. Otros ejemplosde difusión  es cuando en un cuarto cerrado abrimos un frasco de perfume , sus moléculas se difunden en el aire que esta adentro del cuarto y también cuando colocamos un terrón de azúcar en un vaso con agua pues esta se difunde en al agua hasta quedar totalmente esparsidas.Cuando hablamos nuestra vos se esparse o se difunde en el espacio que nos rodea al iagual que la música difunde sus ondas sonoras en el aire.

propiedades de los liquidos

LIQUIDOS

Es un estado e la materia entre sólido y gaseoso, sus moléculas están en constante movimiento y chocan entre ellas miles de veces. Los liquidos tienen ciertas propiedades que los distinguen de cualquier otro estado de la materia.

VISCOSIDAD

Es la resistencia de fluir de un líquido o un gas, mientras mas viscosidad haya el liquido fluye mas lentamente. La viscosidad de un líquido crece al aumentar el número de moles y disminuye con el aumento de la temperatura. Uno de los métodos para medir la viscosidad es contar el tiempo que transcurre cuando cierta cantidad de un  líquido fluye a través de un tubo delgado por la fuerza de gravedad; otro método es dejar caer dos esferas de acero en un líquido y contar el tiempo pues caerá más en lento en el líquido viscoso.

     

DIFUSION

 esta es la mezcla de dos líquidos al pasar esto las moléculas de una sustancia se difunden en la otra y como las moléculas está muy cerca se llevan a cabo una serie de choques antes de que las moléculas se alejen y a la distancia promedio que se genera con los choques se la llama trayectoria libre media. Algunos ejemplos muy claros de difusión son el dejar caer una gota de tinta en un recipiente de agua para ver como se difunde lentamente en ella.

TENSIÓN SUPERFICIAL

en un liquido sus moléculas siempre se desplazan de acuerdo con sus moléculas vecinas; es por eso que una molécula cerca del centro del liquido experimenta atracciones respecto a todos los puntos por eso la capa exterior del liquido contiene el volumen de la otra molécula. Es por eso que los insectos como nosotros los humanos podemos flotar arriba de agua por que la presión se ejerce hacia todos los puntos sin hundirnos.     

Uno de los métodos para medir la tensión superficial del agua es colocar un anillo y se mide la fuerza que se necesita para separar el anillo del agua con una balanza de alta precisión.

COMPRENSION Y EXPANSIÓN

En los líquidos existe una fuerza de atracción  muy grande que le permite mantener el volumen, así el aumento de presión no afecta el volumen por que los espacios intermoleculares son muy pequeños  de allí se sabe que los líquidos son incomprensibles; pero al aumentar la temperatura los espacios intermoleculares aumentan haciendo que el volumen aumente también.

FLUIDEZ

Es la característica que tienen los líquidos para poder pasar por cualquier orificio o agujero por más pequeño que sea.

ADHERENCIA

Cuando un líquido está en contacto con un sólido, la adherencia es cuando la existe la fuerza de atracción entre un cuerpo y otro. Las gotas de agua se adhieren a la telaraña. Las gotas de agua son más planas en la flor de habiscus ya que tiene mejor adhesión.

CAPILARIDAD

Cuando un liquido esta en un tubo muy estrecho moja las paredes y el centro del liquido asciende por el tubo. Este fenómeno se produce de mejor manera en tubos de menor diámetro.

Circuitos en paralelo

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Circuitos en paralelo

 

Un circuito en paralelo es cuando una resistencia está enlazada de forma paralela, es decir que presente varios caminos en el circuito impreso.

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Comparten el voltaje.

Circuito en serie

 Circuito en serie

Un circuito en serie es cuando las resistencias están conectadas uno continuo de otro. Comparten la misma intensidad. El voltaje total será la sumatoria de todos los voltajes  y la Resistencia total será la sumatoria de todas las resistencias.

 

Circuitos

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Circuitos

Un circuito es un dispositivo que sirve para conectar componentes electrónicos. Esto ha sustituido al sistema de cableado, ya que este nuevo diseño permite mantener estables los componentes.

—El circuito permite el paso de la electricidad para poder generar una reacción. Por ejemplo en las televisiones, radios, computadoras se encuentran diferentes tipos de circuitos.

—Un circuito puede ser representado por fuentes como la energía estática o la corriente eléctrica. Ambas pueden intervenir según el tipo de componentes que contenga.

Ley de Coulomb

 

Ley de Coulomb

La ley de Coulomb explica que entre dos cuerpos cargados eléctricamente se ejerce una fuerza, que puede ser de atracción o repulsión. Y puede tener relación con la distancia que se interponga entre ellas.

Ejemplo

 

Dos pequeñas esferas de cobre se encuentran suspendidas sin moverse. Una de éstas tiene una masa de 1.5g y cuenta con una carga eléctrica de  -12.1NC, mientras que la otra cuenta con una masa de 3g y carga eléctrica de 15.2NC. Las esferas se encuentran separadas un metro de centro a centro. Determina la aceleración de las esferas cono consecuencia de su interacción electrostática.

Electricidad

 

— Electricidad

—Recordemos que la electricidad es un fenómeno físico. Este fenómeno es el que nos ayuda en la síntesis de nuestros problemas; por ejemplo, cuando nosotros queremos calentar algún alimento normalmente se usa el horno de microondas, recordando que este funciona con electricidad.

—Se clasifica por electricidad estática y corriente eléctrica.

—La electricidad estática se puede encontrar en una pila, mientras que la corriente eléctrica en un tomacorriente.

—Tales de Mileto fue el primero en descubrir dicho fenómeno al frotar una pieza de ámbar en un trozo de lana, la reacción que percibió fue que pequeñas partículas eran atraídas hacia el ámbar.

—Cabe mencionar que existen materiales que resisten la electricidad y otros que son usados como conductores.

Calor latente

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Calor latente

 

Este tipo de calor se encuentra al efectuarse un cambio de estado. Al cambiar de gaseoso a líquido y de líquido a sólido se libera la misma cantidad de energía.

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*Observa que cuando hay un cambio de fase en una sustancia la temperatura permanece constante

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Ejemplo

 

¿Cuál será la temperatura a la que llegará una carga de agua de 1.5 l. Al colocarle 15 cubos de hielo, si estos están a una temperatura inicial de 20ºC?

Calor específico

—Calor específico

 

Es la cantidad de calor que hay que ceder o recibir de otro material. Todos los valores varían dependiendo del material que esté hecho.

*Cuando existe un cambio de fase en una sustancia, la temperatura permanece constante.

Dilatación superficial

  

Dilatación superficial

—Se aplica en los cuerpos ; Un ejemplo de esto sería una plancha metálica. Al ser transmitido el calor es probable que su estructura cambie.

—Si la temperatura aumenta es posible que la estructura sufra una dilatación y si disminuye sufrirá una contracción.

Ejemplo

Se tiene un vaso de aluminio de 7 cm de diámetro y 10 cm de alto. El vaso está lleno de mercurio hasta el borde. ¿Se derramará el mercurio o quedará dentro del vaso si a todo el sistema se le aumenta la temperatura de 20º a 80ºC?

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Dilatación

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Dilatación

La temperatura es una medida de la mayor/menor agitación de las moléculas o átomos que constituyen un cuerpo.

—De la temperatura se desprenden algunas reacciones como la Dilatación. La dilatación es una reacción física que consiste en el incremento del volumen/área.

 

Ejemplo 

—¿Cuál sería el incremento de una barra de plomo de 10cm de longitud si aumentamos su temperatura de 20º a 100ºC?

Efecto ventury.

Para ejemplificar el efecto ventury toma una hoja de papel y sopla en la parte superior de ella. Según la ecuación de Bernoulli, al aumentar la rapidez en la parte superior con el soplido, la presión se reduce, en comparación con la que existe en la parte inferior de la hoja, por lo tanto, el papel se empuja hacia arriba. De manera semejante toma dos hojas de papel y sostenlas por las esquinas adyacentes, de modo que cuelguen hacia abajo, orientadas de tal forma que sean paralelas y estén separadas levemente. Si se sopla a través de ésta separación se observa que las hojas se unen en lugar de separarse. De acuerdo con la ecuación de Bernoulli, el aire qu pasa entre las hojas tiene una presión más baja que el aire existente a los lados de las mismas. Esta mayor presión genera una fuerza interna en la superficie externa de las hojas, provocando que se unan.




Éste efecto se observa en otras partes, por ejemplo, imagina que te encuentras en una autopista a bordo de un automóvil compacto al lado de un camión en movimiento. Notarás que el auto será jalado hacia el camión. Considera el aire entre dos puntos, un punto A está al lado opuesto del auto, es decir, el lado que no se encuentra adyacente al camión. El otro punto B se encuentra entre el auto y el camión. La ecuación de Bernoulli indica que donde es menor la velocidad del aire, la presión será mayor. Puesto que el auto se jala hacia el camión, la presión en el punto A debe ser mayor que en el punto B. Por lo tanto, el aire en el punto B está acometiendo más rápidamente alrededor de las superficies curvadas del frente de los vehículos y a través del estrecho espcio entre ellos.

Teorema de Torricelli

Imagina un tanque grande, abierto en su parte superior, del cual sale agua por un orificio cerca del fondo. Debido a que el tanque está abierto, la presión en la parte superior del mismo es igual a la presión atmosférica. En teoría, el agua al salir no tiene fricción y su rapidez será igual a la que alcanzaría en caída libre. En otras palabras, la rapidez que adquiere un líquido, contenido en un depósito abierto, al salir por un orificio pequeño, será igual a la velocidad que adquiere un cuerpo en caida libre que se deja caer desde la superficie libre del líquido hasta el centro de gravedad del orificio y se calcula mediante la ecuación:

Vsalida=/¬2gh

Medidor ventury

Un dispositivo empleado para medir la rapidez de un fluido es el medidor ventury el cual es un tubo horizontal que en su parte central tiene u7na reducción de área, lo que provoca que a medida que el fluido se mueve por la parte estrecha del medidor, su rapidez aumenta debido a que su presión disminuye, por lo tanto, es posible calcular la velocidad del fluido que pasa por el tubo horizontal a partir de la diferencia de presiones que se pueden determinar empleando la ecuación de Bernoulli.

Ecuación de Bernoulli

Todo cuerpo en movimiento bajo el efecto de la gravedad posee una energía mecánica total igual a la suma de su energía cinética más su energía potencial, esto es:
E=Ec+Ep=1/2mv2+mgh.
Éste cambio en la energía mecánica provoca que en ésta sección se realice un trabajo, por lo tanto, el trabajo efectuado es igual al cambio de energía mecánica total entre ambas regiones.
Como consecuencia de esto, la Ecuación de Bernoulli expresa que para dos puntos cualesquiera en un flujo a régimen permanente de un fluido incompresible no viscoso, la presión, la rapidez del fluido y la elevación se relacionan mediante la ecuación:
P2+1/2pv12+pgh1=P2+1/2pv22+pgh2 

Teorema de Bernoulli

Imagina que un líquido fluye a través de el tubo que se muestra. Observa que entre sus regiones presenta una reducción en el área de sección transversal. En ésta sección del tubo existe una caída de presión en el fluido debido a que éste se acelera. En otras palabras, al reducir el área aumenta la velocidad y se reduce la presión; de la misma manera, al aumentar el área, la presión crece y la velocidad se reduce. Un ejemplo clásico de éste fenomeno es lo que sucede al poner el dedo pulgar para controlar el chorro de agua que sale por una manguera. Comúnmente se dice que al realizar esto se aumenta la presion del agua y por ello sale con mayor fuerza y tiene mayor alcance, sin embargo, lo que en realidad sucede es que la reducción del área por la cual sale el chorro reduce la presión de la misma, lo que provoca que la velocidad aumente de manera significativa.

Gasto y ecuación de continuidad

La ecuación de continuidadmuestra que el gasto másico (P AV) tiene el mismo valor en cualquier punto de un tubo o conducto de entrada que solo tenga un punto de entrada y otro de salida para el flujo del fluido, y se calcula mediante la siguiente ecuación: p1A1V1 = p2A2V2
Ahora, como se mencionó la densidad de un fluido incompresible no varía durante el flujo, por lo tanto las densidades de entrada y salida son las mismas, es decir, p1=p2 lo que representa el volumen de un fluido que pasa por un tubo o un conducto cada segundo (gasto volumétrico, Q=AV ) y simplifica la ecuación  a:
A1V1=A2V2 

Hidrodinámica

En el estudio de la hidrodinámica cuando se analiza el desplazamiento de un cuerpo en el interior de un fluido, se distinguen dos clases de flujo: laminar y turbulento.
En el flujo laminar la corriente fluye en forma plana, las partículas que constituyen al fluido describen trayectorias paralelas, denominadas líneas de corriente o líneas de flujo, por ejemplo, el agua que circula a una velocidad constante por una tuberia sin obstrucciones ni estrechamientos o curvas pronunciadas. Arriba de cierta velocidad critica al flujo y se convierte en turbulento y se caracteriza por la formación de circuitos semejantes a pequeños remolinos.

Mecanica de fluidos

Es el estudio de la mecánica aplicada los líquidos y gases. La mecánica de fluidos tiene sus inicios en la hidráulica, tanto en Mesopotamia como en Egipto alrededor del año 400 a.c. las obras hidráulicas aseguraban el regado de la siembra. La mecánica de fluidos moderna nace con  el filósofo Blaise Pascal en 1947, quien elaboró una síntesis de la hidráulica práctica y la hidrostática teórica.

HIDRAULICA

Analiza el movimiento y el aprovechamiento de lo líquidos. De esta rama salen dos subdivisiones la HIDROSTATICA  o estática de fluidos que estudia el comportamiento de los líquidos en reposo; y la HIDRODINAMICA  o movimiento de los fluidos que estudia el comportamiento de los líquidos en movimiento.

El término fluido se aplica tanto a líquidos como a gases por que tienes propiedades en común por que los dos tienen la capacidad de fluir.

LIQUIDOS:	GASES:
Adoptan la forma del recipiente.	Adoptan la forma del recipiente.
Tienen volumen definido.	No tienen volumen definido.
Su fuerza de cohesión es suficiente para que se puedan mover.	Sus espacios intermoleculares son grandes que se mueven con gran facilidad.
Son incomprensibles.	Son incomprensibles.
Sus espacios intermoleculares son pequeños.	La fuerza de cohesión es casi nula