Fuerzas intermoleculares y fluidos: cohesión, adhesión y capilaridad

Resumen

Este documento explica las fuerzas intermoleculares. La cohesión une las moléculas de una misma sustancia y la adhesión actúa entre sustancias distintas. Después trata la capilaridad, el ascenso de un líquido en un tubo capilar, y los fundamentos de la hidrostática y del flujo. Incluye el flujo ideal, las líneas y los tubos de corriente y la ecuación de continuidad.

Puntos clave

La fuerza de cohesión es una atracción entre moléculas de una misma sustancia.
La fuerza de adhesión se produce entre moléculas de sustancias diferentes y es más fuerte en los sólidos que en los líquidos.
La capilaridad es el ascenso o descenso de un líquido en un tubo capilar, producido por adhesión, cohesión y tensión superficial.
En un tubo capilar, el líquido asciende hasta que su peso se compensa con la fuerza de tensión superficial.
El flujo es la cantidad de masa de líquido que atraviesa una sección transversal en un tiempo determinado.
Un flujo ideal no es viscoso, es incompresible, es estacionario y es laminar.
La ecuación de continuidad expresa que la masa de líquido que se mueve es constante en cualquier región de su desplazamiento.

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Fuerzas Intermoleculares

Fuerza de Cohesión (Fc)

La fuerza de cohesión es una fuerza de origen intermolecular con característica de atracción que se produce entre moléculas de una misma sustancia. Esta fuerza es la que mantiene relativamente unidas a las moléculas de una misma sustancia.

Fuerza de Adhesión

La fuerza de adhesión es una fuerza de origen intermolecular con características de atracción y se produce en moléculas de diferentes sustancias. La fuerza de adhesión en los sólidos es más fuerte que en los líquidos, motivo por el cual los líquidos tienden a adherirse a los sólidos.

Capilaridad

La capilaridad es el fenómeno por el cual un líquido puede ascender o descender en el interior de un tubo capilar, producido por las fuerzas de adhesión, cohesión y tensión superficial.

Ascenso Capilar de un Líquido

En un tubo capilar, el líquido asciende hasta que su peso se compensa con la fuerza de tensión superficial, es decir, se equilibran.

Hidrostática

La hidrostática es la parte de la mecánica que estudia el movimiento de líquidos incompresibles.

Flujo

El flujo es la cantidad de masa del líquido que atraviesa una sección transversal en un determinado valor de tiempo.

Flujo Ideal

El flujo ideal es un modelo idealizado del flujo en donde no se consideran algunas propiedades del flujo real. Esto se hace para simplificar su estudio.

Características de un Flujo Ideal

No es viscoso: No considera el rozamiento existente entre las moléculas del líquido.
Es incompresible: La densidad del líquido permanece constante a lo largo de su recorrido.
Es estacionario: Esto significa que las propiedades del líquido deben permanecer constantes durante todo el recorrido.
Es irrotacional: Esto quiere decir que el líquido no tiene turbulencia o su desplazamiento se da en forma laminar.
Es laminar: Esto quiere decir que las partículas del fluido se mueven siguiendo trayectorias paralelas en forma de láminas. Una partícula no puede cruzar de una línea a otra.

Línea de Corriente

Las líneas de corriente son líneas que pueden ser curvas y representan el flujo de un fluido ideal. Un vector tangente a esta línea indica la velocidad del flujo en ese punto.

Tubo de Corriente

El tubo de corriente viene a ser una porción del líquido separado para su estudio y delimitado por líneas de corriente. Una partícula que se mueve a lo largo de una línea de corriente en un tubo no puede cruzar a otra línea.

Ecuación de Continuidad: Principio de Conservación de la Masa

La cantidad de masa del líquido que se mueve en un determinado instante es constante para cualquier región de su desplazamiento.

Preguntas frecuentes

¿Qué es la fuerza de cohesión?

Es una fuerza intermolecular de atracción que se produce entre moléculas de una misma sustancia. Mantiene relativamente unidas a esas moléculas.

¿Qué es la capilaridad?

Es el fenómeno por el cual un líquido puede ascender o descender en el interior de un tubo capilar. Se debe a las fuerzas de adhesión, cohesión y tensión superficial.

¿Qué es un flujo ideal?

Es un modelo idealizado del flujo en el que no se consideran algunas propiedades del flujo real, para simplificar su estudio. Es no viscoso, incompresible, estacionario y laminar.

¿Qué dice la ecuación de continuidad?

Es el principio de conservación de la masa. La cantidad de masa de líquido que se mueve en un instante determinado es constante en cualquier región de su desplazamiento.