Física en procesos industriales Mecánica: presión y fluidos

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1. Se tienen las siguientes situaciones físicas:

Situación A: Un bidón de 50 litros sin tapa y vacío, de 1,5 [m] de la altura.  

Situación B: Luego de un par de horas, el bidón de 50 litros es llenado con 25 litros de agua pura. Responda:  

1. Diferencie las situaciones A y B en términos de identificar cuando se está en presencia de presión atmosférica y/o presión del fluido.  

Respuesta: Este bidón está vacío, por lo que no hay presión de fluido, pero sí presión atmosférica, tal como la investigación y la literatura la definen como la “unidad de fuerza de área” que ejerce la atmósfera sobre la superficie terrestre, en este caso se trata del bidón vacío. Por tanto, de acuerdo con lo anterior, se responde al caso B de aumentar la presión del fluido cuando se aplican 25 litros de agua pura.

Por definición, "presión atmosférica" ​​es la fuerza ejercida sobre una unidad de área por el aire que forma la atmósfera en la superficie de la Tierra. Entonces, nuestros antecedentes son que el caso A es un barril vacío de 50 litros sin tapa, de 1,5 metros de altura. Digamos que en el caso A estamos a presión atmosférica porque el bidón está vacío y no hay otro tipo de fluido o carga externa ejerciendo otro tipo de presión dentro del recipiente. El valor constante de la presión atmosférica es 101.325 (pa).

Por definición, "presión de fluido" es la presión termodinámica que interviene en las ecuaciones constitutivas y de movimiento del fluido y, en algunos casos especiales, es consistente con la presión media, o incluso con la presión hidrostática. Respecto al caso B Unas horas más tarde, el balde de 50 litros se llena con 25 litros de agua purificada. En este caso tenemos presión de fluido porque en este caso se cumplen todas las características necesarias del evento. Dado que tiene altitud de fluido, presión atmosférica y aceleración gravitacional, estos datos son críticos para determinar el valor de la presión del fluido, que se define mediante la siguiente fórmula:

P= p fluido * g * h + P atm

Donde g es la aceleración de gravedad y h es la altura del fluido o profundidad.

1. Calcule la presión en el fondo del bidón, considerando la situación B.  

Datos presentes:

H = 1.5 m/s = 0.75 MTS

g = 10 m/s2

P fluidos = 1000 kg/ m3

P atm = 101.325 (pa)

Formula: P = P fluido * g * h + P atm

Desarrollo:

P = 1000 kg/m3 * 10 m/s2 * 0.75 + 101.325 (pa)

P = 7.500 (pa) + 101.325 (pa)

P = 108.825 (pa)

Respuesta: 108.825 (pa) sería la presión en el fondo del recipiente.

1. ¿Qué significa, en términos físicos, que la densidad del agua sea ρ = 1000 [Kg/m3]?  

Respuesta: Así, el agua líquida destilada a una presión de la presión atmosférica y una temperatura de 4 grados centígrados tendrá una densidad de 1000 kg/m3, lo que equivale a los siguientes valores: 1 kg/dm³, 1 kg/l o 1 g/ cm3, es decir, incluye determinar la densidad de los elementos disueltos en el agua, además de la gran concentración de sales que hacen que el agua sea más densa. Por otro lado, la temperatura también afecta la densidad, ya que, si aumenta significativamente, hace que las moléculas de agua aumenten de velocidad, lo que provoca un mayor grado de división entre ellas., por lo que la densidad es menor.

Podemos decir, según la física, que la densidad es el peso contenido en el volumen. Esto se puede definir como:

Densidad = masa por masa.

Y las diversas formas de expresarlo son Kg/m3, en el SI, o incluso expresado como 1000 g/L (1 kg/L). Estos valores corresponden a los del agua pura sin sal. Dado que su valor cambia dependiendo de la salinidad y la temperatura del agua, esto significa que cuanto mayor sea la salinidad del agua, mayor será su densidad, y la temperatura en el agua reaccionará inversamente, y esto significa que a temperaturas más altas las moléculas se dispersan más entre ellos, creando una densidad menor que la del líquido. Otra definición física de densidad puede describirse como la fuerza que deben comprimir sus moléculas en un objeto, ya sea líquido, sólido o gas.

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