Lista de contenido
- Propiedades físicas del fluido
- Peso específico
- Densidad
- ¿Cuál es el requisito de indicar el valor de densidad de la gasolina y el diésel?
- ¿Qué sucede si cambia la densidad de la gasolina o el diésel?
- Gravedad específica
- Volumen específico
- Compresibilidad y Módulo de volumen
- Viscosidad
- Ley de la viscosidad de Newton
- Viscosidad cinemática
- Efecto de la temperatura sobre la viscosidad
- Preguntas y Respuestas
- Opción múltiple frecuentes
Propiedades físicas de los fluidos
Las propiedades pueden describir la condición física de cualquier fluido. Es esencial comprender las diversas propiedades del fluido antes de analizar el problema del flujo de fluido. Las propiedades se pueden definir como la característica física que indica su estado.
Las propiedades del fluido se dividen en dos partes.
Propiedad intensiva: es una propiedad cuya magnitud no depende de la masa. Por ejemplo, presión, temperatura, densidad de masa, etc.
Propiedad extensiva: es una propiedad cuya magnitud depende de la masa. Por ejemplo, peso, volumen, masa, etc.
Peso específico
El peso específico se define como peso por unidad de volumen.
W = w / v
Aquí w es el peso del fluido,
V es el volumen de fluido.
Como sabemos, el peso del cuerpo es el forzar del cuerpo al centro de la tierra.
Se expresa como la multiplicación de la masa del cuerpo y la aceleración gravitacional. El valor de g se mide al nivel del mar 9.8 m / s2
El peso es una fuerza, por lo que la unidad de peso es Newton (N). La unidad de volumen es m3
Por tanto, la unidad de peso específico es N / m3
El peso específico del agua es 9810 N / m3 a una presión estándar de 760 mm de mercurio y una temperatura de 4 ° C.
El peso específico del agua de mar es 10000-10105 N / m3.
El valor más alto de peso específico en agua de mar se debe a la sal disuelta y al material particulado sólido. El peso específico del mercurio es 13 veces mayor que el del agua. El aire tiene un peso específico en torno a los 11.9 N / m3 (a una temperatura de 15 ° C y presión atmosférica estándar).
Dado que el peso específico depende de la aceleración gravitacional, su valor cambia con la gravedad.
Densidad
La densidad, el símbolo de la densidad, es rho (?). La definición estándar de densidad es masa por unidad de volumen.
En otras palabras, podemos decir que se trata de una cuestión (cantidad) de almacenamiento de líquido en el volumen dado.
ρ = m / V
Aquí, m es la masa de fluido, V indica el volumen de fluido,
Sabemos que la unidad de masa está en kg y la unidad de volumen está en m3
Entonces, la unidad de densidad se toma en kg / m3
La densidad de masa del agua a 15.5 ° C es 1000 kg / m3
La densidad de masa del aire es de 1.24 kg / m3 a temperatura estándar de 20 ° C y presión atmosférica normal.
Tengo una pregunta práctica para ti. Con frecuencia visita la bomba de gasolina llenando gasolina en su bicicleta o automóvil. Ha notado que la densidad de la gasolina o el diesel se indica en la pantalla. Ahora entienda mi pregunta con cuidado,
¿Cuál es el requisito de indicar el valor de densidad de la gasolina y el diésel? ¿Qué sucede si cambia la densidad de la gasolina o el diésel?
Piense en ello como un ingeniero y encuentre una respuesta.
Gravedad específica
La gravedad específica está bien definida como la relación entre la densidad de masa o el peso específico del fluido y la densidad de masa o el peso específico del fluido estándar.
Aquí, el fluido estándar (sf) para líquido es agua a 4 ° C y el fluido estándar para gases es aire a 0 ° C.
Como podemos ver, la gravedad específica es la relación de la misma propiedad, por lo que la gravedad específica no tiene unidades.
No hay dimensión de gravedad específica.
La gravedad específica del mercurio (Hg) suele ser 13.6 veces mayor que la del agua. Significa que Mercurio es 13.6 veces más pesado que el agua.
Volumen específico
El volumen específico es recíproco de la densidad de masa
Puede definirse como la relación entre volumen y masa
v = V / m
El volumen prácticamente específico es un estudio de fluidos incompresibles más útil.
La unidad de volumen específico es m3/ kg.
Compresibilidad y módulo de volumen
El estudio de la mecánica de fluidos incluye fluidos compresibles e incompresibles.
El fluido compresible significa que se contraerá cuando se aplique presión y, al eliminar la presión, se expandirá.
La compresibilidad es una propiedad esencial del fluido. Es la capacidad del fluido para cambiar de volumen bajo presión. La ecuación del coeficiente de compresibilidad se da como,
Aquí el dp cambio en la presión aplicada y dV es un cambio de volumen.
Aquí, el signo -ve indica que un aumento en la presión resulta en una reducción del volumen. El coeficiente de compresibilidad está simbolizado por Βc.
Generalmente, en esta medición, la compresibilidad del fluido está representada por su módulo de elasticidad volumétrico y el módulo de elasticidad volumétrico se toma como recíproco del Coeficiente de compresibilidad.
Viscosidad
La viscosidad se puede definir como una propiedad del fluido por el cual ejerce resistencia al flujo.
Prácticamente, si tomamos un ejemplo, el fluido fluye sobre cualquier superficie sólida o superficie alisadora. La velocidad del fluido se considera insignificante (cero) en el límite de la superficie sólida, y se encuentra que la velocidad aumenta lejos del límite de la superficie sólida. Las capas fluidas ofrecen resistencia entre sí. Es un tipo de fricción entre capas de fluidos.
Suponga que observamos el perfil de velocidad en las capas de fluido. La velocidad se encuentra menor cerca de la superficie sólida. La velocidad se encuentra mayor en la capa exterior, lejos del límite de la superficie sólida. Esto sucede debido a la resistencia interna, y se conoce como resistencia viscosa. Todo fluido real posee viscosidad. Como sabemos, ese fluido ideal no tiene viscosidad. Algunos ejemplos de fluidos muy viscosos son la glicerina, el alquitrán y la melaza, etc.
Los fluidos con menor viscosidad son aire, agua, gasolina, etc.
Ley de la viscosidad de Newton
Consideremos dos capas adyacentes a una distancia dy,
La velocidad de la capa 1 es u,
La velocidad de la capa 2 es u + du,
La capa superior fluye con velocidad u + du. La capa superior ofrece resistencia a la capa inferior ejerciendo fuerza F. La capa inferior también proporciona resistencia a la capa superior con fuerza igual y opuesta F. Estas dos fuerzas opuestas generan resistencia al corte.
Se denota por τ resistencia al corte. Es proporcional al gradiente de velocidad.
Si eliminamos el límite proporcional, ¿podemos tener que poner una constante?
Aquí, la constante de proporcionalidad o factor de proporcionalidad es μ
Se reconoce como el coeficiente de viscosidad. El valor del coeficiente de viscosidad depende del tipo de superficie y de la rugosidad de la superficie.
Esta ecuación es ampliamente conocida como ley de viscosidad de Newton.
Hay alguna observación basada en esta ley. Estas observaciones son útiles para estudiar la distribución de viscosidad y velocidad.
El esfuerzo cortante es el gradiente de velocidad máximo es alto.
Cuando el gradiente de velocidad es cero, el esfuerzo cortante también es cero.
El valor del esfuerzo cortante es máximo en el límite y, simultáneamente, disminuirá desde el límite.
La unidad de viscosidad se puede formular a partir de la ley de viscosidad de Newton.
Aquí, N / m2 se toma como Pascal (Pa). A veces, el coeficiente de viscosidad dinámica se toma en equilibrio (P).
1 equilibrio = 0.1 Pa * s
La viscosidad dinámica del agua es 1 centipoise (cP) = 10-3 N s / m2
La viscosidad dinámica del aire es 0.0181 centipoise = 0.0181 * 10-3 N s / m2
El agua es 55 veces más densa que el aire.
El valor dado es a temperatura estándar de 20 ° C y presión atmosférica.
Viscosidad cinemática
La viscosidad cinemática está bien definida como la relación entre la viscosidad dinámica y la densidad.
La unidad de viscosidad cinemática se formula como,
v = μ / ρ
Como sabemos, esa métrica no implica ninguna fuerza o energía, por lo que la unidad de viscosidad cinemática solo es de longitud y tiempo.
Esta unidad se conoce comúnmente como stokes.
La viscosidad cinemática del agua es de 10 a menos 6 metros cuadrados por segundo.
La viscosidad cinemática del aire es 15
El valor es a temperatura estándar de 20 ° C y presión atmosférica.
La viscosidad cinemática del aire es 15 veces mayor que la del agua.
Efecto de la temperatura sobre la viscosidad
El efecto de la temp. El valor de la viscosidad es diferente en líquido y gas.
Si consideramos que el fluido es un líquido, el valor de la viscosidad dinámica disminuye con el aumento de temperatura.
Suponga que el fluido es gas; el valor de la viscosidad aumenta con el aumento de temperatura.
Veamos porque
En líquido, las moléculas están más cercanas en comparación con los gases.
La viscosidad se debe principalmente a la cohesión molecular. La cohesión molecular disminuye al aumentar la temperatura.
Se desarrolla una relación empírica para explicar la variación de viscosidad debida a la temperatura.
Para líquido:
Aquí, μ es la viscosidad a la temperatura deseada t ° C.
μ0 es la viscosidad a 0 ° C
A, B son la constante y su valor depende del líquido utilizado.
Para agua μ0= 0.0179 equilibrio, A = 0.03368, B = 0.000221
Para gases:
Aquí, μt es la viscosidad a la temperatura deseada t ° C.
μ0 es la viscosidad a 0 ° C
α, β son la constante y su valor depende del gas utilizado
Para aire. μ0* = 1.7 10-5 Ns / m2, α = 0.56 * 10-7, β = 0.1189 * 10-9
Preguntas y Respuestas
¿Qué es una propiedad intensiva?
Es la propiedad de un fluido cuya magnitud no depende de la masa o la materia.
¿Cuál es el peso del cuerpo? ¿Es un tipo de fuerza?
Sí, el peso es fuerza. El peso del cuerpo es la fuerza del cuerpo hacia el centro de la tierra.
¿Por qué la gravedad específica no tiene unidades?
La gravedad específica es la relación entre la densidad del fluido y la densidad del fluido estándar. Significa esa proporción de tipos similares. Entonces no hay una unidad de gravedad específica.
¿Qué tipo de estudio requiere el uso de un volumen específico?
El estudio de un fluido compresible requiere el uso de una propiedad de volumen específica.
¿Qué es la compresibilidad?
La compresibilidad es una propiedad importante del fluido. Es la capacidad del fluido de cambiar el volumen bajo presión.
¿Qué significa el signo negativo en la ecuación de compresibilidad?
El signo negativo indica que el aumento de la presión resulta en una disminución del volumen.
Obtenga la observación basada en la ley de viscosidad de Newton.
El esfuerzo cortante es el gradiente de velocidad máximo es alto
Cuando el gradiente de velocidad es cero, la Esfuerzo cortante también es cero
El valor del esfuerzo cortante es máximo en el límite y, simultáneamente, disminuirá desde el límite.
Defina la viscosidad cinemática. ¿Por qué la unidad solo incluye dimensiones de longitud y tiempo?
La viscosidad cinemática se representa como la proporción de viscosidad dinámica y densidad. Sabemos que la cinemática no implica ninguna fuerza o energía, por lo que la unidad de viscosidad cinemática solo es de longitud y tiempo.
¿Cuál es el efecto de la temperatura? en fluido gaseoso?
Si el fluido es gaseoso, entonces el valor de viscosidad aumenta con un aumento de temperatura.
Dé algunos ejemplos de fluidos muy viscosos.
Ejemplos de fluidos muy viscosos son glicerina, alquitrán y melaza, etc.
¿Cuáles son los valores de las constantes en correlación para el “efecto de la temperatura sobre la viscosidad de los gases?
μ0 es la viscosidad a 0 ° C
α, β son la constante y su valor depende del gas utilizado
Para aire. μ0* = 1.7 10-5 Ns / m2, α = 0.56 * 10-7, β = 0.1189 * 10-9
Preguntas de respuestas múltiples
¿Cuál de las siguientes es propiedad extensiva?
a) Presión b) Densidad de masa c) Volumen d) Temperatura
Da la unidad de peso específico.
a) N / m b) N / m2 c) Nuevo Méjico3 d) m / N
¿Cuál es el valor del peso específico del agua de mar (en condiciones estándar)?
a) 10000-10105 N / m3 b) 20000-20105 N / m3 c) 1000-1105 N / m3 d) Ninguno de los anteriores
¿Cuántas veces es Mercurio más pesado que el agua?
a) 11 b) 12 c) 13 d) 14
¿Cuál es la densidad del agua a 15.5?° C en kg / m3
a) 994 b) 1000 c) 1500 d) 846
La gravedad específica es la relación entre la densidad de masa del fluido y la densidad de masa de_______
a) Fluido compresible b) Fluido incompresible c) Fluido estándar d) Ninguno
El volumen específico es recíproco de__________
a) Peso específico b) Viscosidad c) Densidad de masa d) Gravedad específica
El módulo de elasticidad volumétrico es recíproco de___________
a) Coeficiente de viscosidad b) Coeficiente de rendimiento c) Coeficiente de compresibilidad d) Ninguno
La viscosidad se puede definir como resistencia a ________
a) Flujo de fluido b) Flujo de corriente c) Flujo de temperatura d) Presión
¿Cuál es la unidad de viscosidad cinemática?
a) N / m b) m / s c) m3/Dakota del Sur) m2/s
Si el fluido es líquido, el valor de la viscosidad dinámica se ________ con el aumento de la temperatura del líquido..
a) Incrementar b) Bajo c) ser constante d) Nada de esto
La cohesión molecular está disminuyendo con________ temperatura.
a) aumente b) Disminuir c) Permanecer constante d) Ninguno
Conclusión
Este artículo trata sobre el concepto de varias propiedades y su relación. Las propiedades como peso específico, densidad de masa, gravedad específica y volumen específico se definen con la unidad. El concepto de viscosidad y la ley de viscosidad de Newton se describen en detalle con sus ecuaciones. El fenómeno más importante, el efecto de la temperatura sobre la viscosidad del fluido, se analiza para facilitar la comprensión del concepto.
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Soy Deepak Kumar Jani, estoy realizando un doctorado en energía mecánica y renovable. Tengo cinco años de experiencia docente y dos años de investigación. Mis áreas temáticas de interés son la ingeniería térmica, la ingeniería automotriz, la medición mecánica, los dibujos técnicos, la mecánica de fluidos, etc. He presentado una patente sobre "Hybridación de energía verde para la producción de energía". He publicado 17 artículos de investigación y dos libros.
Me complace ser parte de Lambdageeks y me gustaría presentar parte de mi experiencia de una manera simplista a los lectores.
Aparte de lo académico y la investigación, me gusta vagar por la naturaleza, capturar la naturaleza y crear conciencia sobre la naturaleza entre las personas.
Consulte también mi canal de YouTube sobre "Invitación de la naturaleza".
