Universidad Técnica Particular de Loja Gestión Ambiental Física II Bimestre Abril-Agosto 2007 Ponente: Mg. Henry Quezada

1. ESCUELA : PONENTE : BIMESTRE : F ÍSICA CICLO : GESTI ÓN AMBIENTAL II BIMESTRE Mg. Henry Quezada Ochoa ABRIL – AGOSTO 2007

5. Densidad La densidad media , r , se define como: La relación entre la densidad de cualquier líquido y la densidad del agua se llama gravedad específica . Fluido Densidad (kg/m 3 ) Núcleo del Sol 1.6 x 10 5 Mercurio líquido 13.6 x 10 3 Núcleo de la Tierra 9.5 x 10 3 Glicerina 1.26 x 10 3 Agua 1.00 x 10 3 Un buen aceite de oliva 0.92 x 10 3 Alcohol etílico 0.79 x 10 3 Aire a nivel del mar 1.29

6. Presión La presión se define como la fuerza por unidad de área, que actúa perpendicularmente a una superficie: Bajo la influencia de la gravedad, la presión varía como función de la profundidad . Suponga una pequeña área D A en un punto r , y calculemos el límite cuando D A  0. Representamos con D F la fuerza perpendicular a esta área, tenemos  F  A r

7. Variación de la presión en un fluido en reposo Un cilindro delgado imaginario de fluido se aísla para indicar las fuerzas que actúan sobre él, manteniéndolo en equilibrio F hacia arriba = ( p +  p ) A F hacia abajo = pA + (  m ) g = pA +  ( A  y ) g

9. Flotabilidad y principio de Arquímedes F neta = F hacia abajo  F hacia arriba =  ghA   w gyA

10. Podemos interpretar la diferencia entre el peso del bloque y la fuerza neta como la fuerza de flotación hacia arriba: F flot = F g – F neta Cuando el bloque está parcialmente sumergido, se tiene: F flot = r w gyA Cuando el bloque está totalmente sumergido, se tiene: F flot = r w ghA = r w gV El principio de Arquímedes establece que: La fuerza de flotación sobre un objeto sumergido es igual al peso del líquido desplazado.

11. Aplicación de la ley de Pascal La presión atmisférica equilibra la presión de la columna de mercurio. Entonces: P 0 = r Hg gh Al nivel del mar y a 0 o C h = 0.760 m, entonces P 0 = 1.013 x 10 5 Pa

12. Fluidos en movimiento Nos concentraremos en el flujo estable , es decir, en el movimiento de fluido para el cual v y p no dependen del tiempo . La presión y la velocidad pueden variar de un punto a otro, pero supondremos que todos los cambios son uniformes. Un gráfico de velocidades se llama diagrama de línea de flujo . Como el de la siguiente figura.

14. La ecuación de continuidad Considere el siguiente tubo de flujo . De acuerdo a la conservación de la masa, se tiene: r 1 v 1 A 1 = r 2 v 2 A 2 Si nos restringimos a fluidos incomprensibles, entonces r 1 = r 2 y se deduce que v 1 A 1 = v 2 A 2 El producto (velocidad perpendicular a un área) x (área) es el flujo , F.

15. Ecuación de Bernoulli Dado que W neto = D K + D U , se puede llegar a En otras palabras:

16. La ecuación de Bernoulli establece que la suma de la presión, ( p ), la energía cinética por unidad de volumen (1/2 r v 2 ) y la energía potencial gravitacional por unidad de volumen ( r gy ) tiene el mismo valor en todos los puntos a lo largo de una línes de corriente.

17. El tubo de Venturi

18. Ley de Torricelli

39. - Fuerzas de adhesión que unen las moléculas a la superficie. La forma del menisco en la superficie de un líquido: » Si las fuerzas adhesivas son mayores que las fuerzas de cohesión, la superficie del líquido es atraída hacia el centro del contenedor. Por ello, el menisco toma forma de U. » Si las fuerzas de cohesión son mayores que las de adhesión, el menisco se curva hacia el exterior.

43. Tensión superficial se expresa también como: La energía necesaria para aumentar el área superficial de un líquido.  La superficie de un líquido se comporta como una membrana o barrera  Esto se debe a las desiguales fuerzas de atracción entre las moléculas y la superficie

44. La tensión superficial y la temperatura

46. Formalmente donde F es la fuerza que debe hacerse para "sujetar" una superficie de ancho l . El factor 2 en la ecuación se debe a que una superficie tiene dos “áreas" (una por cada lado de la superficie), por lo que la tensión superficial actúa doblemente.

47. Algunos valores de la tensión superficial son: 0,0588 100º 0,0678 50º 0,0727 20º 0,0756 0º Agua 0,465 20º Mercurio 0,0289 0º Petróleo Temperatura líquido (ºC) Temperatura líquido (ºC) Líquido

48. La siguiente figura muestra un ejemplo de cómo algunos animales utilizan la tensión superficial del agua.

56. Capilaridad: Cuando un tubo de vidrio muy estrecho (capilar) se introduce en un líquido, el nivel del menisco sube y a este efecto se le conoce como capilaridad.

57. Presión de vapor Moléculas en estado vapor Moléculas que pasan a vapor (se vaporizan) Moléculas que pasan al líquido (se condensan)

58. Cuando la velocidad de condensación se hace igual a la velocidad de vaporización, el líquido y el vapor están en un estado de equilibrio dinámico: La presión ejercida por el vapor se mantiene constante una vez alcanzado el equilibrio dinámico, y se conoce como presión de vapor de un líquido.  La presión de vapor de un líquido siempre aumenta al aumentar la temperatura. Pv Tª

62. Etapas en la solidificación de metales

64. Empaquetamiento cúbico centrado en el cuerpo

75. Formas de transferencia de calor.

77. Efecto del calor sobre la temperatura.

78. Cambios de estado

87. Aparato de Joule para transformar trabajo en calor y obtener el equivalente mecánico del calor

94. Esquema de una máquina térmica FOCO CALIENTE (T 1 ) FOCO FRÍO (T 2 ) W Q 1 Q 1 – Q 2 Q 2

96. Máquina de vapor

97. Turbina de vapor