Capitulo_01_Mott presentacion de fluidos

Capítulo 1: La naturaleza de los
fluidos y el estudio de su mecánica

Capitulo 1: La naturaleza de los fluidos y el
estudio de se mecánica
Mecánica de fluidos 2
Definición de mecánica de fluidos
 Es el estudio del comportamiento de los
fluidos, ya sea que estén en reposo (estática
de fluidos) o en movimiento (dinámica de
fluidos).
 Los fluidos pueden ser líquidos o gases.

Conceptos fundamentales
 Presión: Es la cantidad de fuerza que se ejerce
sobre una unidad de área de una sustancia, o
sobre una superficie.
 Líquidos y gases:
 Si un liquido se almacena en un contenedor,
tiende a adoptar la forma de este, cubre el
fondo y las paredes laterales. La superficie
en contacto con la atmosfera, mantiene un
nivel uniforme, si el contenedor se inclina el
liquido tiende a derramarse.

 Un gas a presión en un recipiente cerrado,
tiende a expandirse y llenarlo por completo. Si
el contenedor se abriera, el gas tendería a
expandirse aun más y a escapar de el.
 Otra característica importante
 Los gases se comprimen con facilidad.
 Los líquidos se comprimen muy poco

 Peso y masa:
 La masa es la propiedad que tiene un cuerpo
de fluido, es la medida de la inercia o
resistencia a cambiar el movimiento de éste.
También es la medida de la cantidad de
fluido.
 El peso es la cantidad que pesa un cuerpo de
fluido, es decir; la fuerza con la que el fluido
es atraído hacia la Tierra por la acción de la
gravedad.

Sistema Internacional de Unidades (SI)
 Un sistema de unidades especifica las
unidades de las cantidades fundamentales
de longitud, tiempo, fuerza y masa. Las
unidades de otros términos se derivan de
estas.
 Las unidades de SI para las cantidades
básicas son las siguientes:
Longitud= metro (m)
Tiempo = segundo (s)
Masa = kilogramo (kg) o N*s2
/m
Fuerza = newton (N) o kg*m/s2

Peso y masa
 El peso es una fuerza y la masa es la
cantidad una sustancia. Ambos términos
se relacionan por medio de la aplicación
de la ley de gravitación de Newton.
F=ma
 Hablar de peso w, implica que la
aceleración es igual a g, que es la
aceleración de la gravedad entonces;
w=mg

La masa expresada como lbm (libras-masa)
 En este sistema, un objeto o cantidad de
fluido que tenga un peso de 1 lb tiene una
masa de 1 lbm (1 lbf = 32.17
lbm*ft/s2
=4.448 N). En ocasiones se
designa la libra fuerza como lbf. Debe
observarse la equivalencia numérica de
las lbf y las lbm se aplica solo si el valor
de g es igual al valor estándar.

La masa expresada como lbm (libras-masa)
1 slug = 32.17 lbm

Unidades consistentes

Definición de presión
 Es la cantidad de fuerza que se ejerce sobre
una unidad de área de alguna sustancia.
 Dos principios importantes acerca de la presión
(leyes de pascal):
 La presión actúa de modo uniforme en todas las
direcciones de un volumen pequeño de fluido.
 En un fluido confinado por fronteras solidas, la
presión actúa de manera perpendicular a la pared.

Definición de presión
Primer principio: Segundo principio:

Compresibilidad
 Es el cambio de volumen (V) que sufre
una sustancia cuando se le sujeta a un
cambio de presión. La cantidad usual que
se emplea para medir este fenómeno es el
modulo volumétrico de elasticidad o
modulo volumétrico (E):

 Densidad: es la cantidad de masa por unidad de
volumen de una sustancia. Se denota por la
letra griega (rho), se tiene:
 Peso especifico: es la cantidad de peso por
unidad de volumen de una sustancia. Se denota
por la letra griega (gamma)
Densidad y peso especifico

Gravedad específica
 Se puede indicar, el peso especifico o la densidad de un
fluido en términos de su relación con el peso especifico o
la densidad de un fluido en común, el fluido de referencia
será el agua pura a 4°C. La gravedad especifica se define
de dos maneras:
a) Es la razón de la densidad de una sustancia a la
densidad del agua a 4° C.
b) Es la razón del peso especifico de una sustancia la
peso especifico del agua a 4° C.

Relación entre la densidad y el peso especifico.
 La conversión de uno a otro se lleva a cabo por medio
de la siguiente ecuación:

Tensión superficial
 Actúa como una película en la interfaz
entre la superficie del agua liquida y el aire
sobre ella. Las moléculas de agua por
debajo de la superficie se ven atraídas por
la otra y por aquellas que están en la
superficie.

Proceso Politrópico
Un proceso de expansión y compresión de gases
donde la presión y el volumen se relacionen, como
sucede a menudo, mediante una ecuación de la
forma
(1)
donde k y C son constantes, se denomina proceso
politrópico. Así pues, en un proceso de esta clase, el
producto de la presión y la k-ésima potencia del
volumen es una constante.

Densidad de los gases ideales
Ecuación de Estado: cualquier ecuación que
relacione la presión, temperatura y densidad.
La más sencilla y conocida para sustancias en
la fase gaseosa es la ecuación de estado del
gas ideal:
P v =m R T o P = r R T
La ecuación de gases ideales aplica para la
mayoría de los gases.
Sin embargo, los gases densos, como el vapor
de agua y el vapor de refrigerante no deben ser
tratados como gases ideales. Las tablas deben
ser consultadas por sus propiedades.

Proceso Isobárico
Una expansión isobárica es un proceso en el cual
un gas se expande (o contrae) mientras que la
presión del mismo no varía, es decir si en un estado
1 del proceso la presión es P1 y en el estado 2 del
mismo proceso la presión es P2, entonces P1 = P2

Proceso Isocórico
Un proceso isocórico, también llamado proceso
isométrico o isovolumétrico es un proceso
termodinámico en el cual el volumen permanece
constante.

Proceso Isotérmico
Una expansión isotérmica es un proceso en el cual
un gas se expande (o contrae), manteniendo la
temperatura constante durante dicho proceso, es
decir que T1 = T2 para los estados inicial (1) y final (2)
del proceso isotérmico.

Compresión de los gases

Condiciones isotérmicas
 Para temperatura constante la ecuación
anterior se convierte en:

Condiciones adiabática o isoentropicas
 En condiciones donde no existe
intercambio de calor las expresiones
anteriores se convierten en:

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