Propiedades De Los Fluidos

Laboratorio de Mecánica de Fluidos
Práctica No. 2: Propiedades de los fluidos.
Presentado por:
Sebastián García – Julián Valencia.
Objetivos.
* Presentar dos de las propiedades básicas de los fluidos: viscosidad y tensión superficial
* Calcular la viscosidad de un fluido usando la ley de Stokes
* Calcula la tensión superficial de una burbuja de jabón
* Introducir al estudianteal tratamiento estadístico de datos

Introducción.

Un fluido es un conjunto de partículas que se mantienen unidas entre sí por fuerzas cohesivas débiles y/o las paredes de un recipiente; el término engloba a los líquidos y los gases. En el cambio de forma de un fluido la posición que toman sus moléculas varía, ante una fuerza aplicada sobre ellos, pues justamente fluyen. Los líquidos tomanla forma del recipiente que los aloja, manteniendo su propio volumen, mientras que los gases carecen tanto de volumen como de forma propios. Las moléculas no cohesionadas se deslizan en los líquidos, y se mueven con libertad en los gases. Los fluidos están conformados por los líquidos y los gases, siendo los segundos mucho menos viscosos (casi fluidos ideales).

Los fluidos presentan diversaspropiedades inherentes a la composición de sus partículas y al medio al que se encuentren sometidos, dentro de algunas de estas propiedades se encuentran la viscosidad y la tensión superficial, las cuales se describen a continuación y son el objeto de estudio del presente trabajo.

La viscosidad es la oposición de un fluido a las deformaciones tangenciales. Un fluido que no tiene viscosidad sellama fluido ideal. En realidad todos los fluidos conocidos presentan algo de viscosidad, siendo el modelo de viscosidad nula una aproximación bastante buena para ciertas aplicaciones. La viscosidad sólo se manifiesta en líquidos en movimiento.

La tensión superficial es la fuerza que actúa tangencialmente por unidad de longitud en el borde de una superficie libre de un líquido en equilibrio y quetiende a contraer dicha superficie.
A nivel microscópico, la tensión superficial se debe a que las fuerzas que afectan a cada molécula son diferentes en el interior del líquido y en la superficie. Así, en el seno de un líquido cada molécula está sometida a fuerzas de atracción que en promedio se anulan. Esto permite que la molécula tenga una energía bastante baja. Sin embargo, en la superficiehay una fuerza neta hacia el interior del líquido. 

Procedimiento.

1. En un tubo de radioR, lleno con un fluido con densidad f se dejan caer esferas de radiorydensidadey se mide la velocidad de caída. Para determinar la velocidad de caída,se miden los tiempos requeridos para que las esferas caigan distancias conocidas y se hace un análisis de regresión lineal del desplazamiento contra eltiempo, cuya pendiente es la velocidad límite de caída vL.

La ley de Stokes permitecalcular la viscosidad dinámica del fluido como,

El procedimiento consiste en dejar caer una esfera de acero en la probeta llena con glicerina y medir cuidadosamente el tiempo en el que la esfera pasa por lasmarcas realizadas en la pared de la probeta.
Con base en los tiempos medidos para las longitudesrecorridas, se hace una regresión lineal con intercepto cero, es decir de la forma y=mx, dondeyrepresenta el espacio recorrido por la esfera yxel tiempo de caída, por lo tanto la pendiente de ésta línea recta es la velocidad límiteLv. Con ésta velocidad límite y los demás parámetros calcular la viscosidad dinámica de la glicerina, usando la ecuación.
2. En la superficie de contacto entre un líquidoy un gas hay un desbalance de energía que da cuenta de la tensión en la interface, las fuerzas cohesivas entre las moléculas de gas, por encima de la superficie, son menores que las fuerzas correspondientes en la fase líquida, lo cual produce un efecto de tensión en lamembrana de la superficie. La tensión superficial,tiene unidades de fuerza por unidad de longitud [F/L].En el caso de una burbuja...