PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS

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INTRODUCCIÓN

Cualquier característica de un sistema se conoce como propiedad. Algunas propiedades conocidas son la presión P, la temperatura T, el volumen V, y la masa m. La lista se puede extender hasta incluir unas menos conocidas como viscosidad, conductividad térmica, módulo de elasticidad, coeficiente de expansión térmica, resistividad eléctrica e, inclusive, la velocidad y la elevación. Se considera que las propiedades son intensivas o extensivas. Las propiedades intensivas son independientes de la masa de un sistema, como la temperatura, la presión y la densidad. Las propiedades extensivas son aquellas cuyos valores dependen del tamaño, o extensión, del sistema. La masa total, el volumen total V, y la cantidad total de movimiento son ejemplos de propiedades extensivas. Una manera fácil de determinar si una propiedad es intensiva o extensiva es dividir el sistema en dos partes iguales con una separación imaginaria. Cada una de las partes tendrá el mismo valor de las propiedades intensivas que el del sistema original, pero la mitad del valor de las propiedades extensivas.

 (Se usan letras mayúsculas para denotar las propiedades extensivas (la masa m es una excepción importante) y minúsculas para las propiedades intensivas (las excepciones obvias son la presión P y la temperatura T). Las propiedades extensivas por unidad de masa se llaman propiedades específicas. Algunos ejemplos de propiedades específicas son el volumen específico (v  V/m) y la energía total específica (e  E/m)). (Yunuus A. Cengel, 2010)

El estado de un sistema se describe por sus propiedades. Pero, con base en la experiencia, se sabe que no es necesario especificar todas las propiedades para identificar un estado. Después de que se especifican los valores de una cantidad suficiente de propiedades, el resto de éstas toman ciertos valores. Es decir, la especificación de un número de propiedades es suficiente para identificar un estado.

 (El número de propiedades necesario para identificar el estado de un sistema se expresa por medio del postulado del estado: El estado de un sistema compresible simple queda por completo especificado por dos propiedades intensivas independientes. Dos propiedades son independientes si se puede hacer variar una de ellas mientras que la otra permanece constante. No todas las propiedades son independientes y algunas se definen en términos de otras.) (Yunuus A. Cengel, 2010).

DESARROLLO

Para poder conocer las propiedades de un fluido lo primero que se debe conocer son sus características tales como son movimiento no acotado de las moléculas el cual nos dice que son infinitamente deformables y los desplazamientos que un punto material o molécula puede alcanzar en el seno del fluido no están determinados esto contrasta con los sólidos deformables donde los desplazamientos están mucho más limitados esto se debe a que sus moléculas no tienen una posición de equilibrio  como sucede en los sólidos donde la mayoría de moléculas ejecutan pequeños movimientos alrededor de sus posiciones de equilibrio otra de las características es la compresibilidad y la cual nos dice que todos los fluidos son compresibles en cierto grado no obstante los líquidos son altamente incompresibles a diferencia de los gases que son altamente compresibles sin embargo la compresibilidad no diferencia a los fluidos de los sólidos ya que la compresibilidad de los sólidos es similar a la de los líquidos también está la viscosidad aunque la viscosidad en los gases es mucho menor que en los líquidos la viscosidad hace que la velocidad de deformación puede aumentar las tensiones en el seno del medio continuo esta propiedad acerca a los fluidos viscosos a los sólidos visco elásticos también cuenta con otra característica que es  la distancia molecular grande la cual es una de las características de los fluidos en la cual sus moléculas se encuentran separadas a una gran distancia en comparación con los sólidos y esto le permite cambiar muy fácilmente su velocidad debido a fuerzas externas y facilita su compresión existe otra característica llamada fuerzas de Van der Waals esta fuerza fue descubierta por el físico holandés Johannes Van der Waals, el físico encontró la importancia de considerar el volumen de las moléculas y las fuerzas intermoleculares y en la distribución de cargas positivas y negativas en las moléculas estableciendo la relación entre presión volumen y temperatura de los fluidos una característica más de un fluido es la ausencia de memoria de forma se dice que tiene ausencia de memoria un fluido por que toma la forma de cualquier recipiente que lo contenga sin que existan fuerzas de recuperación elástica como en los sólidos debido a su separación molecular los fluidos no poseen una forma definida por tanto no se puede calcular su volumen o densidad a simple vista para esto se introduce el fluido en un recipiente en el cual toma su forma y así podemos calcular su volumen y densidad esto facilita su estudio esta última característica es la que diferencia más claramente a fluidos líquidos y gases de sólidos deformables sabiendo lo primordial de los fluidos como son sus características podemos continuar conociendo más a fondo a un fluido y esto será conociendo las propiedades de un fluido las cuales son las que definen el comportamiento y características del mismo tanto en reposo como en movimiento y las cuales se dividen en dos propiedades primarias y propiedades secundarias las primarias o también conocidas como termodinámicas están compuestas por lo que son presión, densidad, temperatura, energía interna, entalpia, entropía, calor especifico, viscosidad, peso y volumen específicos, la presión (símbolo p) es una magnitud física que mide la proyección de la fuerza en dirección perpendicular por unidad de superficie y sirve para caracterizar cómo se aplica una determinada fuerza resultante sobre una línea en el Sistema Internacional de Unidades la presión se mide en una unidad derivada que se denomina pascal (Pa) que es equivalente a una fuerza total de un newton (N) actuando uniformemente en un metro cuadrado (m²).

(En el Sistema Inglés la presión se mide en libra por pulgada cuadrada (pound per square inch o psi) que es equivalente a una fuerza total de una libra actuando en una pulgada cuadrada, la densidad es una magnitud escalar referida a la cantidad de masa en un determinado volumen de una sustancia usualmente se simboliza mediante la letra ro ρ del alfabeto griego la densidad media es la relación entre la masa de un cuerpo y el volumen que ocupa la unidad es kg/m³ en el SI.) (Mott, 1996)

  la temperatura es una magnitud referida a las nociones comunes de calor medible mediante un termómetro en física se define como una magnitud escalar relacionada con la energía interna de un sistema termodinámico definida por el principio cero de la termodinámica en el Sistema Internacional de Unidades la unidad de temperatura es el kelvin (K) y la escala correspondiente es la escala Kelvin o escala absoluta que asocia el valor cero kelvin (0 K) al cero absoluto y se gradúa con un tamaño de grado igual al del grado Celsius sin embargo fuera del ámbito científico el uso de otras escalas de temperatura es común la escala más extendida es la escala Celsius llamada centígrada y en mucha menor medida y prácticamente solo en los Estados Unidos la escala Fahrenheit, la energía interna (U) de un sistema intenta ser un reflejo de la energía a escala macroscópica más concretamente es la suma de la energía cinética interna es decir de las sumas de las energías cinéticas de las individualidades que forman un cuerpo respecto al centro de masas del sistema y la energía potencial interna que es la energía potencial asociada a las interacciones entre estas individualidades, la variación de la entalpía estándar (denotada como H0 o HO) es la variación de entalpía que ocurre en un sistema cuando una unidad equivalente de materia se transforma mediante una reacción química bajo condiciones normales sus unidades son los kJ/mol en el sistema internacional una variación de la entalpía estándar de una reacción común es la variación de la entalpía estándar de formación que ha sido determinada para una gran cantidad de sustancias la variación de entalpía de cualquier reacción bajo cualesquiera condiciones se puede computar, obteniéndose la variación de entalpía de formación de todos los reactivos y productos otras reacciones con variaciones de entalpía estándar son la combustión variación de la entalpía estándar de combustión y la neutralización variación de la entalpía estándar de neutralización, la entropía (simbolizada como S) es una magnitud física que para un sistema termodinámico en equilibrio mide el número de micro estados compatibles con el macroestado de equilibrio también se puede decir que mide el grado de organización del sistema o que es la razón de un incremento entre energía interna frente a un incremento de temperatura del sistema, la capacidad calorífica específica, calor específico o capacidad térmica específica es una magnitud física que se define como la cantidad de calor que hay que suministrar a la unidad de masa de una sustancia o sistema termodinámico para elevar su temperatura en una unidad ésta se mide en varias escalas.

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