Propiedades.
Un fluido es una sustancia que puede deformarse continuamente bajo la aplicación de una fuerza de cizallamiento (es decir, una fuerza que actúa paralela a una superficie) sin mostrar resistencia permanente. En otras palabras, un fluido es cualquier sustancia que puede fluir y adaptarse a la forma de su contenedor.
Las propiedades de un fluido se refieren a las características físicas y mecánicas que describen su comportamiento en reposo o en movimiento. Algunas de las propiedades más importantes de un fluido incluyen:
- Densidad: La densidad de un fluido es la masa por unidad de volumen. Se denota comúnmente por la letra griega ρ (rho) y se expresa en unidades como kg/m³ (kilogramos por metro cúbico) o g/cm³ (gramos por centímetro cúbico). La densidad determina la “compacidad” de un fluido y su capacidad para flotar o hundirse en otro fluido.
- Viscosidad: La viscosidad es la resistencia interna de un fluido al flujo o movimiento. Se puede pensar en ella como la “pegajosidad” del fluido. Los fluidos con alta viscosidad fluyen más lentamente, mientras que los fluidos con baja viscosidad fluyen más fácilmente. La viscosidad se mide en unidades como Ns/m² (newton-segundos por metro cuadrado) o Pa·s (pascal-segundos).
- Presión: La presión de un fluido es la fuerza ejercida por el fluido por unidad de área. Se denota comúnmente por la letra p y se mide en unidades como pascales (Pa), atmósferas (atm) o libras por pulgada cuadrada (psi). La presión varía con la profundidad en un fluido en reposo y se distribuye uniformemente en todas direcciones.
- Temperatura: La temperatura de un fluido es la medida del nivel de calor que contiene. Se mide en grados Celsius (°C) o kelvin (K). La temperatura afecta a la densidad y a la viscosidad de un fluido, así como a su capacidad para disolver sustancias y reaccionar químicamente.
- Compresibilidad: La compresibilidad es la medida en que un fluido puede reducir su volumen bajo la aplicación de presión. Los gases son altamente compresibles, mientras que los líquidos tienden a ser prácticamente incompresibles en condiciones normales.
- Tensión superficial: La tensión superficial es la fuerza por unidad de longitud que actúa en la superficie de un líquido y tiende a minimizar el área superficial. Esto es lo que permite a algunos insectos, como las arañas de agua, caminar sobre la superficie del agua sin hundirse.
Tipos principales de fluidos:
- Líquidos: Los líquidos son fluidos que tienen una forma definida pero no un volumen definido. Toman la forma del recipiente que los contiene y tienen una superficie libre en contacto con la atmósfera. Los líquidos tienen una densidad relativamente alta y son prácticamente incompresibles.
- Gases: Los gases son fluidos que no tienen una forma ni un volumen definido. Se expanden para llenar completamente cualquier contenedor en el que se encuentren y no tienen una superficie libre definida. Los gases tienen una densidad mucho más baja que los líquidos y son altamente compresibles.
Los fluidos juegan un papel fundamental, tienen aplicaciones importantes en una variedad de campos, incluyendo la ingeniería, la medicina, la meteorología y la química. Comprender las propiedades y el comportamiento de los fluidos es esencial para el diseño y la operación de una amplia gama de sistemas y procesos.
En algunas áreas de la ingeniería en las que los fluidos son de particular importancia incluyen:
- Ingeniería mecánica: Los fluidos se estudian en relación con el diseño y análisis de sistemas de transporte de fluidos, como tuberías, bombas y válvulas
- Ingeniería civil y ambiental: Los fluidos son fundamentales en la hidráulica, que se ocupa del flujo y transporte de agua y otros líquidos en sistemas como canales, ríos, sistemas de alcantarillado, presas y sistemas de irrigación.
- Ingeniería química y de procesos: En esta área, los fluidos se utilizan en el diseño y operación de procesos industriales que involucran reacciones químicas y cambios de fase.
- Ingeniería aeroespacial: En esta diciplina se estudian los fluidos en relación con el diseño y análisis de sistemas de propulsión, como motores de avión y cohetes. También se aplican en la aerodinámica de vehículos espaciales y aviones, así como en el diseño de sistemas de refrigeración y presurización en naves espaciales.