LOS FLUIDOS
1.
Definir que es un fluido. Ejemplificar.
Se
denomina fluido a la materia compuesta por moléculas atraídas entre sí de manera
débil, de manera que no tiene la capacidad de sostener su forma
concreta, sino que adquiere la del recipiente en donde esté contenida. En esto
se distingue de los sólidos, cuyas partículas no
cambian de posición tan fácilmente, sino que se resisten al desplazamiento.
En
principio, tanto los gases como los líquidos pueden catalogarse como fluidos, ya que
ninguno conserva su forma específica. Pero existen entre ellos diferencias, ya
que los gases tienen
todavía menor atracción entre sus partículas, lo cual les permite ser
comprimidos, cosa que con los líquidos no
puede hacerse. A pesar de ello, los principios de la fluidez (estáticos y
dinámicos) aplican tanto para unos como para otros.
2.
¿Cuáles son las ramas de la física que estudia los fluidos?
Definir cada una
La mecánica de fluidos es
parte de la física y como tal, es una ciencia especializada en el estudio del
comportamiento de los fluidos en reposo y en movimiento. ...
La mecánica de fluidos clásica se divide principalmente en
estática de fluidos y dinámica de fluidos.
3.
Explicar la diferencia entre expansibilidad,
compresibilidad y viscosidad de los fluidos
PROPIEDADES
DE UN FLUIDO –
Densidad: es la medida del grado de compactación
de un material. Para un fluido homogéneo se define como la masa por unidad de
volumen y depende de factores tales como su temperatura y la presión a la que
está sometido. Sus unidades en el SI son: kg/m3 . Los líquidos son ligeramente
compresibles y su densidad varía poco con la temperatura o la presión. Para una
masa dada, la presión, la temperatura y el volumen que ocupa se relacionan por
medio de la ley de los gases: pV = mRT, donde R es la constante de los gases ideales
y T la temperatura absoluta (grados Kelvin). –
Compresibilidad: En la mayoría de los casos, un líquido
se podría considerar incompresible, Enunciar
propiedades de los gases y que lo diferencia de los vapores
pero
cuando la presión cambia bruscamente, la compresibilidad se hace evidente e
importante. Lo mismo ocurre si hay cambios importantes de temperatura. La
compresibilidad se expresa mediante el módulo elástico de compresión. –
Viscosidad: es una medida de la resistencia del
fluido al corte cuando el fluido está en movimiento. Se le puede ver como una
constante de proporcionalidad entre el esfuerzo de corte y el gradiente de
velocidad. Sus unidades en el SI son: kg s/ m3 . La viscosidad de un líquido
decrece con el aumento de temperatura, pero en los gases crece con el aumento
de temperatura. Esta diferencia es debido a las fuerzas de cohesión entre
moléculas. Esta propiedad también depende de la presión. - Tensión
superficial: Una molécula dentro del líquido es atraída en todas
direcciones por otras moléculas mediante fuerzas cohesivas. Cuando un líquido
está en contacto con algún otro medio (aire, otro líquido, un sólido) se forma
una superficie de contacto entre el líquido y el otro medio. Dentro del
líquido, y lejos de su superficie de contacto, una molécula se encuentra en
equilibrio : la suma de las fuerzas de atracción es cero. Sin embargo, en la
superficie de contacto, la suma de estas fuerzas tiene como resultante una
fuerza neta, perpendicular a la superficie y con sentido hacia el interior del
líquido. Esta fuerza hacia el interior hace que la superficie de contacto se
comporte como una membrana. Una de las consecuencias de la tensión superficial
es la capilaridad.
A) Propiedades comunes con los sólidos y
los líquidos
1. L o s g a s e s p e s a n (tienen masa):
para comprobarlo debemos pesar un recipiente vacío y luego lleno de gas, y
comprobar la masa del gas. Dado que los gases pesan tan poco, se debe utilizar
un recipiente donde se pueda meter suficiente cantidad de gas (que pueda soportar
mucha presión): por ejemplo un balón de fútbol. El balón pesa más lleno que
vacío.
2. L
o s g a s e s o c u p a n v o l u m e n (que si la temperatura y la presión no
cambian, es un volumen fijo): un globo lleno de aire, o una colchoneta llena de
aire, ocupan más volumen que sin llenar. Y este volumen no cambia si la
temperatura y la presión no cambian.
3. L o s g a s e s t i e n e n d e n s i d
a d: al igual que los sólidos y los líquidos, los gases tienen densidad (
volumen masa densidad = ). Y cada gas tendrá una densidad característica que no
variará si no cambian ni la presión ni la temperatura. La densidad de los gases
es pequeñísima en comparación con la de los líquidos o los sólidos.
4. L
l e n a n t o d o e l v o l u m e n q u e o c u p a n: puede parecer que un
recipiente lleno de gas (aire, por ejemplo) está “vacío” y que, por tanto, allí
donde hay un gas cabe cualquier otra cosa. Comprobaremos que eso no es cierto y
que, igual que cuando un recipiente está lleno de un líquido, ha de salir fuera
parte del líquido para poder introducir cualquier otro objeto, en un recipiente
lleno de gas, o sale parte del gas fuera o no cabe ya ninguna otra cosa.
B) Propiedades específicas de los gases
(que no poseen ni los sólidos ni los líquidos):
1. L o s g a s e s c a m b i a n m u c h o
d e v o l u m e n a l c a m b i a r la p r es i ó n. Metemos un globo medio
hinchado dentro de una fiambrera donde se puede hacer el vacío, y al disminuir
la presión dentro de la fiambrera, el globo se hincha. Luego vuelve a su
volumen original cuando la presión vuelve a ser la atmosférica.
2. L o s g a s e s c a m b i a n m u c h o
d e v o l u m e n a l c a m b i a r la t e m p e r a t u r a.
a) Colocaremos un matraz erlenmeyer “vacío”
(es decir, lleno de aire), y en la boca colocaremos un globo. Al calentar el
matraz, aumenta el volumen del gas y el globo se hincha.
b) Un tubo de ensayo se llena con agua y se
calienta. Después de unos minutos tiramos el agua y colocamos un globo, bien
ajustado, en la boca. Dentro ha quedado aire caliente. Esperamos y cuando el
tubo de ensayo se enfría, el globo se da la vuelta y se mete dentro del tubo.
Esto es debido a que el aire del tubo de ensayo ha disminuido de volumen al
enfriarse. Si se coloca el tubo en hielo, el globo aun se mete más. Calentando,
el globo vuelve a salir y si calentamos más, puede llegar a inflarse. Estamos contemplando
los cambios de volumen del aire del tubo cuando cambia la temperatura.
3. L o s g a s e s s e d i f u n d e n a g
r a n v e l o c i d a d y e n t o d a s l a s d i r e c c i o n e s: a) Si
abrimos una botella que contenga un gas muy oloroso (un perfume intenso, por
ejemplo), el gas llega rápidamente de una punta a otra del laboratorio
Los gases tienen la capacidad de
adoptar la forma y el volumen del recipiente que los contenga, porque no poseen
formas definidas, y su grado de compresión es alto, pero no como el vapor
porque este se encuentra en constante transición entre los estados gaseoso y
líquido e incluso puede pasar a un estado sólido.
El vapor posee las mismas
características y propiedades que el gas, pero el gas es siempre gas en condiciones
normales, mientras el vapor en condiciones normales es un líquido que adquiere
sus características cuando se le somete a altas temperaturas y entra en
ebullición.
Y es que el vapor es un tipo de gas
en constante transición entre el estado gaseoso y el líquido. Es un gas cuando
está por debajo de su temperatura crítica, pero puede ser líquido si no se le
reduce la temperatura. El gas, en cambio, no puede volverse líquido.
Las partículas de
gas no tienen forma definida, pero el vapor sí la tiene si se le observa en un
microscopio.
Uno de los estados
de la materia es el gaseoso, pero no hay un estado vaporizado.
4.
Definir
presión atmosférica como incide la altura. Nombrar unidades y valores. ¿Quién
fue el primero en verificar dichos valores?
La presión en el interior de cualquier
fluido estático queda determinada por el peso que ejerce la columna del propio
fluido que tiene encima.
El cálculo de la presión atmosférica es un
poco más complicado que la debida a un líquido, ya que la densidad de la
atmósfera no es constante. La presión atmosférica disminuye con la altura de
manera exponencial (muy rápidamente).
Para pequeñas alturas, las típicas de una
montaña, se puede aproximar la función exponencial por una función polinómica
de primer grado. Por tanto muy cerca del suelo, la presión atmosférica, P (en
atmósferas, atm), disminuye con la altura, h (en km), de la manera:
P =
- Pa K h
donde Pa es la presión a nivel del mar (1
atm) y K una constante que indica el ritmo al que decrece la presión. Midiendo
la presión y la altura, y representándolas gráficamente podemos determinar la
pendiente que nos indica el ritmo al que disminuye la presión con la altura.
Como es relativamente fácil medir presiones, la relación entre presión y altura
proporciona un modo fácil y directo para determinar la altitud conociendo la
presión. Históricamente este ha sido el método más usado para conocer de modo
aproximado la altura. Recientemente la llegada del GPS, donde la altura y
posición queda determinado gracias a satélites, ha supuesto la eliminación de
esta técnica de medida.
|
Mientras que los Celsios y Fahrenheit son
unidades de temperatura con las que estamos bastante familiarizados, las
unidades para medir la presión no nos son tan conocidas. Bajo estas líneas
figuran las unidades que encontrará en la forma de reporte de S'COOL, junto
con una breve explicación.
Traducción por Camelia Deller |
Torricelli descubrió la
presión atmosférica
5.
Explicar
brevemente la experiencia de Torricelli.
Básicamente este físico y
matemático logró probar que usando mercurio, la presión atmosférica logra
equilibrar el líquido en un nivel determinado. Aunque no lo hace elevarse más.
Para llegar a esta conclusión llena con mercurio un tubo de cristal de 1 metro,
cerrado por un extremo, tapando con el dedo el otro extremo. Voltea el tubo y
lo sumerge en un recipiente con mercurio. Al quitar el dedo notó como el
mercurio bajaba por el tubo sin llegar al metro porque se detenía a 76 cm. El
resto del tubo quedó un vacío. Esa fuerza que empujó hacia abajo la columna de
mercurio en el tubo fue a lo que denominó presión atmosférica. El tubo
cilíndrico invertido con la parte inferior abierta y la superior cerrada,
colocado sobre un depósito de mercurio es el barómetro de mercurio. Fue el
instrumento creado por Torricelli en 1643 para medir la presión atmosférica.
Fuente: ¿Quién descubrió la presión atmosférica?
http://presionatmosferica.com/quien-la-descubrio
6.
Realizar
las tres tareas de investigación que figuran en el apunte. (paso a transcribir)
· ¿Cuáles son las zonas que se distinguen
en la atmosfera? ¿Qué característica tiene cada una de ellas?
Las divisiones entre una capa y otra se denominan
respectivamente tropopausa, estratopausa, mesopausa y termopausa.
Troposfera[editar]
Sus principales características son:
·
Su espesor alcanza desde la superficie terrestre (tanto
terrestre como acuática o marina) hasta una altitud variable entre los
6 km en las zonas polares y los 18 o 20 km en la zona intertropical.
·
A medida que se sube, disminuye la temperatura en la troposfera,
salvo algunos casos de inversión térmica que siempre se deben a
causas locales o regionalmente determinadas.
·
En la troposfera suceden los fenómenos que componen lo que
llamamos tiempo meteorológico.
·
La capa inferior de la troposfera se denomina la capa
geográfica, que es donde se producen la mayor proporción de fenómenos
geográficos, tanto en el campo de la geografía física como en el campo de
la geografía humana.
·
La temperatura mínima que se alcanza al final de la troposfera
es de –50 °C aproximadamente.
Estratosfera
Su nombre obedece a que está dispuesta en capas más o menos
horizontales (o estratos). Se extiende entre los 9 o 18 km hasta los
50 km de altitud. La estratosfera es la segunda capa de la atmósfera de la
Tierra. A medida que se sube, la temperatura en la estratosfera aumenta. Este
aumento de la temperatura se debe a que los rayos ultravioleta transforman al
oxígeno en ozono, proceso que involucra calor: al ionizarse el aire, se
convierte en un buen conductor de la electricidad y, por ende, del calor. Es por
ello que a cierta altura existe una relativa abundancia de ozono (ozonosfera)
lo que implica también que la temperatura se eleve a unos –3 °C o más. Sin
embargo, se trata de una capa muy enrarecida, muy tenue.
Ozonosfera
Capas de
la atmósfera terrestre
Se denomina capa de ozono, u ozonosfera, a la zona de la
estratosfera terrestre que contiene una concentración relativamente alta de
ozono. Esta capa, que se extiende aproximadamente de los 15 km a los
40 km de altitud, reúne el 90 % del ozono presente en la atmósfera y
absorbe del 97 % al 99 % de la radiación ultravioleta de alta
frecuencia.
Mesosfera
Es la tercera capa de la atmósfera de la Tierra. Se extiende
entre los 50 y 80 km de altura, contiene solo el 0.1 % de la masa
total del aire. Es la zona más fría de la atmósfera, pudiendo alcanzar los
–80 °C. Es importante por la ionización y
las reacciones químicas que ocurren en ella. La baja densidad del aire en la
mesosfera determina la formación de turbulencias y ondas atmosféricas que
actúan a escalas espaciales y temporales muy grandes.
Termosfera o
ionosfera
En la termosfera (de
69/90 a los 600/800 km), la temperatura aumenta con la altitud, de ahí su
nombre. Coincide prácticamente con la región llamada ionosfera. Es la cuarta
capa de la atmósfera de la Tierra. Se encuentra encima de la mesosfera. A esta
altura, el aire es muy tenue y la temperatura cambia con la mayor o menor
radiación solar tanto durante el día como a lo largo del año. Si el sol está
activo, las temperaturas en la termosfera pueden llegar a 1500 °C e
incluso más altas. En ella se encuentra el 0.1 % de los gases. En esta
capa, se encuentra la Línea de Kármán, que es el límite entre
atmósfera y espacio exterior, a efectos de aviación y astronáutica.
Exosfera
La última capa de la atmósfera de la Tierra es la exosfera
(600/800-2000/10 000 km). Esta es el área donde los átomos se escapan hacia el
espacio. Como su nombre indica, es la región atmosférica más distante de la
superficie terrestre. Su límite superior se localiza a altitudes que alcanzan
los 960 e incluso 1000 km, y está relativamente indefinida. Es la zona de
tránsito entre la atmósfera terrestre y el espacio interplanetario.
·
Como es el funcionamiento de un tensiómetro sanguíneo,
como se lo utiliza, que indican los valores obtenidos.
La
presión arterial depende de la cantidad de sangre que bombea el corazón y de la resistencia
que ejercen las arterias al flujo sanguíneo.
Se mide
con un tensiómetro que expresa dicha presión en milímetros de mercurio (mmHg).
El
tensiómetro mide dos valores:
·
La presión sistólica: Presión cuando el corazón bombea sangre.
·
La presión diastólica: Presión cuando el corazón está en reposo.
Funcionamiento
de un tensiómetro digital paso a paso
En primer
lugar sitúas tu tensiómetro en el brazo y este comienza a añadir presión con
aire.
Cuando la
fuerza que ejerce el dispositivo supera la presión sanguínea, aplasta
la arteria braquial y corta temporalmente (durante unos segundos) el flujo de
sangre al antebrazo.
Una vez
llegado a este punto el tensiómetro comienza a soltar aire de la bolsa de forma
gradual.
Cuando se
produce el primer sonido en el brazalete, la sangre vuelve a circular por la
arteria.
Esto
quiere decir que la presión que ejerce la sangre es la misma que la que ejerce el
tensiómetro y por lo tanto vuelve a haber flujo sanguíneo.
Este
punto indica la presión máxima o presión sistólica.
Así
funcionan los tensiómetros digitales. Hace años, con los antiguos modelos
analógicos, los médicos necesitaban utilizar un estetoscopio para poder
detectar ese sonido.
Con los
tensiómetros actuales el estetoscopio no es necesario, ya que el sonido lo
detecta el propio dispositivo automáticamente.
A
continuación continúa dejando escapar más aire de la bolsa, disminuyendo la
presión.
Cuando la
sangre de baja presión consigue pasar a través de la arteria el sonido cesa.
En
este punto nos indica la presión diastólica.
Los valores
normales de la tensión varían según la edad. Pero
como referencia puedes tomar los siguientes:
·
Presión sistólica: 120 mmHg
·
Presión diastólica: 80 mmHg
·
Como
se puede explicar la variación del estado del tiempo en función de la presión atmosférica.
La presión del aire también puede cambiar con la temperatura. El aire
caliente se eleva y la presión baja. Por otro lado, el aire frío baja y la
presión atmosférica sube. De ahí derivan los términos “presión baja” y “presión
alta”
Explicación:
Cuanto el aire está caliente la presión baja, pero si el aire esta frio
la presión sube.
Cuando el aire está frío, se contrae, aumenta la densidad y, por
lo tanto, desciende, haciendo aumentar la presión y provocando estabilidad barométrica
o anticiclónica: se forma así una zona de calmas, es decir, sin vientos, ya que
el aire frío y pesado desciende lentamente en sentido circular y comienza a
girar casi imperceptiblemente en sentido horario en el hemisferio norte y
antihorario en el hemisferio sur. Se forma, entonces, un anticiclón. Cuando
el aire está caliente, asciende, haciendo bajar la presión y provocando inestabilidad. Se
forma así un ciclón o borrasca.
Además, el aire frío y el cálido no se mezclan de manera
inmediata, debido a la diferencia de densidades; y cuando se encuentran en
superficie, el aire frío empuja hacia arriba al aire caliente provocando un
descenso de la presión e inestabilidad, por causas dinámicas. Se forma entonces
un ciclón, o borrasca dinámica. Esta zona de contacto es la que se conoce
como frente.
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