Mecanica de fluidos

1. Cuál es la densidad absoluta, peso específico y volumen específico de:

a) Benceno líquido ( C6H6 ) a P= 1 atm, 20° C y densidad relativa (δ=ρr= 0,88).

Tenemos la densidad relativa, que sabemos que es la relación entre la densidad del fluido y la de un fluido estándar de referencia, típicamente el agua a 4ºC para los líquidos:

ρr= ρ liquido/ ρ agua = 0,88
ρ= 1000 Kg/m3 • 0,88 =880 Kg/m3

El peso especifico sería:

γ = ρ•g = 880•9,8 = 8624 N/m3

El volumen específico:

Vesp = 1/ρ = 1/880= 0,00114 m3/Kg

b) Etanol, C2H6O a P= 1 atm, 20° C y δ=ρr= 0,789


Hacemos exactamente lo mismo que en el caso anterior:
ρr= ρ liquido/ ρ agua = 0,789
ρ= 1000 Kg/m3 • 0,789 = 789 Kg/m3

El peso especifico sería:

γ = ρ•g = 789•9,8 = 7732,2 N/m3

El volumenespecífico:

Vesp = 1/ρ = 1/789= 0,000129 m3/Kg

c) Agua a P= 1 atm, 40° C y δ=ρr= 0,992

En esta ocasión, también utilizamos lo mismo, ya que el agua de referencia se supone a 4ºC y este aparece a 20ºC

ρr= ρ liquido/ ρ agua = 0,992
ρ= 1000 Kg/m3 • 0,992 = 992 Kg/m3



El peso especifico sería:

γ = ρ•g = 992•9,8 = 9721,6 N/m3

El volumen específico:

Vesp = 1/ρ = 1/992= 0,0001m3/Kg

d) Gas metano, CH4 a P= 1 atm y 20° C

Ahora, nos encontramos con un gas, que supondré ideal, utilizando la ecuación:

p = ρRT “Ley de los gases perfectos”

p = 12,04 + 4•1 = 16,04 g/mol
ρ= p/RT= 16,04 • 1000/ 0,082 • 293 = 0,00066 Kg/m3

El peso especifico sería:

γ = ρ•g = 0,00066•9,8 = 0,0064 N/m3

El volumen específico:

Vesp = 1/ρ =1/0,00066= 1515,15 m3/Kg

e) Gas CO2 P= 1 atm y 25° C

El dióxido de carbono se puede considerar ideal, por lo que estamos en el mismo caso planteado anteriormente:

p = 12,01 + 2•15,99 = 43,99 g/mol
ρ= p/RT= 43,99 • 1000/ 0,082 • 298 = 0,0018 Kg/m3

El peso especifico sería:

γ = ρ•g = 0,0018•9,8 = 0,0176 N/m3

El volumen específico:

Vesp = 1/ρ = 1/0,0018= 555,5 m3/Kg



2. Unlíquido tiene una viscosidad dinámica de 0,05 poises y una densidad específica o absoluta de 920 kg/m3.
a) Calcular la viscosidad cinemática en Stokes y en el SI.

La viscosidad dinámica es conocida también como absoluta. Viscosidad es la resistencia interna al flujo de un fluido, originado por el roce de las moléculas que se deslizan unas sobre otras. Analiza esto: en un sólido, existe unaestructura cristalina donde unas moléculas se enlazan de forma rígida y su estructura no cambia; en cambio, en un fluído las moléculas no permanecen en el mismo lugar dentro de la masa, sino que se mueven, pero a la vez tratan de mantenerse unidas: ese esfuerzo por permanecer en un lugar fijo es la resistencia al flujo y determina la viscosidad. La viscosidad dinámica se toma del tiempo que tarda enfluir un líquido a través de un tubo capilar a una determinada temperatura y se mide en "poises" (gr/cm*seg). Es decir, es inherente a cada líquido en particular pues depende de su masa.
La viscosidad cinemática representa esta característica desechando las fuerzas que generan el movimiento. Es decir, basta con dividir la viscosidad dinámica por la densidad del fluido y se obtiene una unidadsimple de movimiento: cm2/seg (stoke), sin importar sus características propias de densidad.
Por lo tanto:

ν = μ/ρ = 0,05/920 = 5,43•10-5

Para pasar al sistema internacional, debemos saber que ν = cm2/s = stoke, y que en el sistema internacional ν = m2/s, por lo que:

5,43•10-5 cm2/s • 1m2/104cm2 = 5,43•10-9 m2/s



3. Calcular la viscosidad del CO2 a la presión de 91,1.105 Pa y a 50° C .Se sabe que las propiedades críticas del CO2 son:
Viscosidad crítica = 343.10-7 Pa.s
Temperatura crítica= 304,2 K
Presión crítica= 73,8. 105 Pa
Nota: Para resolver este problema utilice el diagrama generalizado de viscosidad del fluido adimensionalizada.

Me dan los datos suficientes para hallar tanto la temperatura como la presión reducida, pasando a las unidades oportunas,...