¿Cuál es la diferencia entre viscosidad dinamica y
cinematica?
1. La viscosidad dinámica es conocida también como absoluta. Viscosidad es la resistencia interna al flujo de un fluído, originado por el roce de las moléculas que se deslizan unas sobre otras. Analiza esto: en un sólido, existe una estructura 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 vex 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 en fluir 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.
2. 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 fluído y se obtiene una unidad simple de movimiento: cm2/seg (stoke), sin importar sus caracterísitcas propias de densidad.
Un fluido es todo cuerpo que tiene la propiedad de fluir, y carece de
rigidez y elasticidad, y en consecuencia cede inmediatamente a
cualquier
fuerza
tendente a alterar su forma y adoptando así la
forma del recipiente que lo contiene. Los fluidos pueden ser líquidos
o gases según la diferente intensidad de las fuerzas de cohesión
existentes entre sus moléculas.
En los líquidos, las fuerzas intermoleculares permiten que las
partículas se muevan libremente, aunque mantienen enlaces latentes
que hacen que las sustancias en este
estado
presenten volumen
constante o fijo. Cuando se vierte un líquido a un recipiente, el
líquido
ocupar
á el volumen parcial o igual al volumen del recipiente
sin importar la forma de este último.
Los líquidos son incompresibles debido a que su volumen no disminuye
al ejercerle fuerzas muy grandes. Otra de sus propiedades es
que ejercen presión sobre los cuerpos sumergidos en ellos o sobre
las paredes del recipiente que los contiene. Esta presión se
llama presión hidrostática.
En la animación, el fluido de abajo es más viscoso que el de arriba, eso conlleva que al caer un objeto sobre él tengan comportamiento cualitativamente diferentes.
Se denomina fluido a un tipo de medio continuo formado por alguna sustancia entre cuyas moléculas sólo hay una fuerza de atracción débil. La propiedad definitoria es que los fluidos pueden cambiar de forma sin que aparezcan en su seno fuerzas restitutivas tendentes a recuperar la forma "original" (lo cual constituye la principal diferencia con un sólido deformable, donde sí hay fuerzas restitutivas).
Un fluido es un conjunto de partículas que se mantienen unidas entre si por fuerzas cohesivas débiles y 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 toman la forma del recipiente que los aloja, manteniendo su propio volumen, mientras que los gases carecen tanto de volumen como de forma propias. 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).
Índice [ocultar]
2 Propiedades
o 2.1 Propiedades primarias o 2.2 Propiedades secundarias
3 Descripción de los fluidos o 3.1 Clasificación o 3.2 Descripción matemática o 3.3 Agitación molecular 4 Referencias o 4.1 Bibliografía
Características[
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Movimiento no acotado de las moléculas. Son infinitamente deformables, 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.
Compresibilidad. 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.
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 viscoelásticos.
Distancia Molecular Grande: Esta 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.
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.
Ausencia de memoria de forma, es decir, toman la forma del 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 propiedad es la que diferencia más claramente a fluidos (líquidos y gases) de sólidos deformables.
Para el estudio de los fluidos es indispensable referirnos a la mecánica de fluidos que es la ciencia que estudia los movimientos de los fluidos y una rama de la mecánica de medios continuos. También estudia las interacciones entre el fluido y el contorno que lo limita.
Propiedades
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Las propiedades de un fluido son las que definen el comportamiento y características del mismo tanto en reposo como en movimiento. Existen propiedades primarias y propiedades secundarias del fluido.
Propiedades primarias
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Propiedades primarias o termodinámicas:
Presión Densidad Temperatura Energía interna Entalpía Entropía Calores específicos Viscosidad
Peso y volumen específicos
Propiedades secundarias
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Caracterizan el comportamiento específico de los fluidos.
Viscosidad
Conductividad térmica
Tensión superficial
Compresibilidad
Descripción de los fluidos[
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Clasificación
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Los fluidos se pueden clasificar de acuerdo a diferentes características, de acuerdo con su comportamiento viscosos que presentan en:
Fluidos perfectos o superfluidos
Fluidos newtonianos
Fluidos no newtonianos
Respecto a su densidad y tipo de movimiento de las moléculas y el estado físico un fluido puede ser clasificado en:
Líquido
Vapor
Gas
Incluso el plasma puede llegar a modelarse como un fluido, aunque este contenga cargas eléctricas.1
Descripción matemática
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Artículo principal:Mecánica de fluidos
Si bien las moléculas que forman los fluidos pueden cambiar su posición relativa y son elementos discretos y separables unos de otros. La manera de estudiarlos y predecir su comportamiento la mayor parte de situaciones es tratarlos como un medio continuo. De esta forma, las variables de estado del material, tales como la presión, la densidad y la velocidad podrán ser consideradas como funciones continuas del espacio y del tiempo, conduciendo naturalmente a la descripción de los fluidos como un conjunto de campos vectoriales y escalares, que coevolucionan a medida que una masa de fluido se deplaza como un todo o cambia de forma. Las ecuaciones de movimiento que describen el comportamiento macroscópico de un fluidos bajo diversas condiciones exteriores son ecuaciones diferenciales que involucran las derivadas de diferentes magnitudes (escalares o vectoriales) respecto a las coordenadas. La ecuación que relaciona las fuerzas sobre un fluido con el llamado tensor tensión que representa las fuerzas entre diferentes moléculas es común a la de los sólidos deformables:
(*)
Aquí representan las componentes del tensor de tensiones, mientras que
las representan las componentes de las fuerzas volumétricas y son las componentes del campo de velocidades.
La diferencia entre un fluido y un sólido deformable es que en un fluido dicho tensor tensión no depende de la deformación absoluta sino como mucho de la velocidad de
deformación. Así para un fluido newtoniano la ecuación constitutiva que da el tensor tensión en términos del tensor velocidad de deformación es:
que substituida en la ecuación (*) proporciona las ecuaciones de Navier-Stokes.
Agitación molecular
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Al dividir la longitud del recorrido libre promedio de las moléculas por la longitud característica del sistema, se obtiene un número adimensional denominado número de Knudsen. Calculando el número de Knudsen es fácil saber cuándo puede describirse el comportamiento de líquidos y gases mediante las ecuaciones de la dinámica de los fluidos. En efecto, si el número de Knudsen es menor a la unidad, la hipótesis del continuo podrá ser aplicada; si el número de Knudsen es similar a la unidad o mayor, deberá recurrirse a las ecuaciones de la mecánica estadística para describir el comportamiento del sistema.
Es por ello que la región de números de Knudsen cercanos o mayores a la unidad se denomina también región de gases raros.
FLUIDOS NEWTONIANOS
son los que tienen un comportamiento normal, como
por ejemplo el agua, tiene muy poca viscosidad y
esta no varía con ninguna fuerza que le sea
aplicada, si le damos un golpe a la superficie del
agua en una piscina esta se deforma como es
lógico.
A medida que aumenta la temperatura de un fluido
líquido, disminuye su viscosidad. Esto quiere decir
que la viscosidad es inversamente proporcional al
aumento de la temperatura.
FLUIDO NO NEWTONIANO
tienen un comportamiento extraño o fuera
de lógica, este tipo de fluidos no cumplen con las
leyes de newton, presentan mayor viscosidad, la
cual ademáspuede variar con las tensiones
(fuerzas) que se le aplican, lo que hace que se
comporte en ocasiones como un sólido ante mayor
fuerza y como un líquido con
menos tensión aplicada.
Estos fluidos se pueden caracterizar mejor
mediante otras propiedades reológicas, propiedades
que tienen que ver con la relación entre el esfuerzo
y los tensores de tensiones bajo diferentes
condiciones de flujo, tales como condiciones
de esfuerzo cortante oscilatorio.
EJEMPLOS
Plásticos
Plástico
perfecto
La
aplicación
de una
deformació
n no
conlleva
un
esfuerzo
de
resistencia
en sentido
contrario
Metales dúctiles una vez
superado el límite elástico
Plástico de
Bingham
Relación
lineal, o no
lineal en
algunos
casos,
entre el
esfuerzo
cortante y
el
gradiente
de
deformació
n una vez
se ha
superado
un
determina
do valor
del
esfuerzo
cortante
Barro, algunos coloides
Limite
seudoplastic
o
Fluidos que
se
comportan
como
seudoplásti
cos a partir
de un
determina
do valor
del
esfuerzo
cortante
Limite
dilatante
Fluidos que
se
comportan
como
dilatantes
a partir de
un
determina
do valor
del
esfuerzo
cortante
Fluidos que
siguen la Ley
de la Potencia
seudoplástic
o
La
viscosidad
aparente
se reduce
con el
gradiente
del
esfuerzo
cortante
Algunos
coloides, arcilla, leche, gela
tina,sangre.
Dilatante
La
viscodidad
aparente
se
incrementa
con el
gradiente
del
esfuerzo
cortante
Soluciones concentradas
de azúcar en agua,
suspensiones de almidón
de maíz o de arroz.
Fluidos viscoel
ásticos
Material de
Maxwell
Combinaci
ón lineal
"serie" de
efectos
elásticos y
Metales, Materiales
compuestos
viscosos
Fluido
Oldroyd-B
Combinaci
ón lineal
de
comporta
miento
como
fludio
Newtonian
o y como
material de
Maxwel
Betún, Masa
panadera, nailon, Plastilina
Material de
Kelvin
Combinaci
ón lineal
"paralela"
de efectos
elásticos y
viscosos
Plástico
Estos
materiales
siempre
vuelven a
un estado
de reposo
predefinido
Fluidos cuya
viscosidad
depende del
tiempo
Reopéctico
La
viscosidad
aparente
se
incrementa
con la
duración
del
esfuerzo
aplicado
Algunos lubricantes
viscosidad
aparente
decrece
con la
duración
de esfuezo
aplicado
de mieles, kétchup,
algunas pinturas antigoteo.
Diferencia entre viscosidad Cinematica y viscosidad Dinamica.. Caracteristicas, definicion y diferencias entre los tipos de fluidos : Plastico de Bringham, Pseudoplasticos, Newtoniano y Dilatante... y definir que es punto de Fluencia
Fluencia
Curva tensión-deformación.
La fluencia o cedencia es la deformación irrecuperable de la probeta, a partir de la cual sólo se recuperará la parte de su deformación correspondiente a la deformación elástica, quedando una deformación irreversible. Este fenómeno se sitúa justo encima del límite elástico, y se produce un alargamiento muy rápido sin que varíe la tensión aplicada. Mediante el ensayo de tracción se mide esta deformación característica que no todos los materiales experimentan.
El fenómeno de fluencia se da cuando las impurezas o los elementos de aleación bloquean las dislocaciones de la red cristalinaimpidiendo su deslizamiento, proceso mediante el cual el material se deforma plásticamente.
Alcanzado el límite de fluencia se llegan a liberar las dislocaciones, produciéndose una brusca deformación. La defomación en este caso también se distribuye uniformemente a lo largo de la probeta, pero concentrándose en las zonas en las que se ha logrado liberar las dislocaciones (bandas de Lüders). No todos los materiales presentan este fenómeno, en cuyo caso la transición entre la deformación elástica y plástica del material no se aprecia de forma clara.
Se aprecia gráficamente en la curva tensión-deformación obtenida tras el ensayo de tracción: el periodo de fluencia se sitúa en el 2.
Límite de fluencia[
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]
Diagrama de tracción del acero
El límite de fluencia es el punto donde comienza el fenómeno conocido como fluencia, que consiste en un alargamiento muy rápido sin que varíe la tensión aplicada en un ensayo de tracción. Hasta el punto de fluencia el material se comporta elásticamente, siguiendo la ley de Hooke, y por tanto se puede definir el módulo de Young. No todos los materiales elásticos tienen un límite de fluencia claro, aunque en general está bien definido en la mayor parte de metales.
También denominado límite elástico aparente, indica la tensión que soporta una probeta del ensayo de tracción en el momento de producirse el fenómeno de la cedencia o fluencia. Este fenómeno tiene lugar en la zona de transición entre las deformaciones elásticas y plásticas y se caracteriza por un rápido incremento de la deformación sin aumento apreciable de la carga aplicada.
