Prof. Pedro Eche Querevalú

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5to de Secundaria

2011

Contenido Temático

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Evaluación

Bibliografía

Créditos

Presentación

Inicio

Las moléculas de un líquido están

ligadas por fuerzas de cohesión (fuerzas

moleculares de atracción de la misma

especie), que hacen que los líquidos

formen en su superficie una especie de

membrana.

Un objeto que se apoye sobre una

superficie líquida tendrá que romper la

fuerza de cohesión que se ejercen las

moléculas de la superficie para ingresar

al líquido y mojarse.

Presentación

Inicio

TENSIÓN SUPERFICIAL

TENSOACTIVOS

ACCIÓN CAPILAR

ÓSMOSIS

PRESIÓN OSMÓTICA

VISCOSIDAD

LEY DE POISEULLE

FLUJO SANGUÍNEO

EL NÚMERO DE REYNOLDS

Contenido Temático

Inicio

Tensión superficial

Numerosas observaciones sugieren que la superficie de un líquido actúa como una membrana elástica estirada bajo tensión. Esta fuerza, que actúa paralela a la superficie, proviene de las fuerzas atractivas entre las moléculas. Este efecto se llama tensión superficial . Se define a la fuerza como:

F = L

Donde L es la longitud de la superficie a través de la cual actúa la fuerza y es el coeficiente de tensión superficial, que depende fuertemente de la temperatura y de la composición del líquido,

Inicio

Algunos ejemplos

La tensión superficial del agua es mayor que la de cualquier líquido (excepto el mercurio). Este hecho es de gran importancia, debido a la omnipresencia del agua en los sistemas biológicos.

El agua tiene la capacidad de sostener pequeños objetos sobre su superficie; por ejemplo, si colocas cuidadosamente un clip, en forma horizontal, sobre la superficie tranquila del agua, no se hundirá, pero si se agita la superficie acabará hundiéndose.

De igual manera muchos insectos son capaces de andar sobre el agua y muchos pequeños animales acuáticos y las larvas de mosquitos cuelgan de la superficie.

Inicio

TensoactivosSi el experimento anterior sobre el clip sostenido en la superficie del agua

lo repites sobre la superficie del agua con detergente, observarás que es

muy difícil hacer que el clip se sostenga en la superficie. Esto se debe a

que el detergente forma una capa a lo largo de la superficie del líquido

que tiene fuerzas de cohesión muy débiles, lo que hace que la tensión

superficial se reduzca.

Cualquier sustancia que cuando se esparce sobre la superficie de un

líquido y reduce la tensión superficial, es un agente activo de superficie o

tensoactivo,

En el lavado de prendas de vestir es importante que el agua moje todas

las fibras de la prenda. Si no usáramos detergente, la ropa no se mojaría

completamente y por lo tanto no conseguiría limpiarse. Por esta razón se

dice que los detergentes son tensoactivos y hacen que el agua moje más.

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ACCIÓN CAPILAR

Cuando un líquido está en contacto con una superficie sólida existe una fuerza

de adhesión (fuerza de atracción entre moléculas de distintas especies) que

hace que el líquido se pegue a la superficie.

Cuando un tubito delgado de vidrio (capilar) es introducido en un líquido, una

delgada capa del líquido es adherida a la pared interior del tubo por encima de

la columna de líquido. Este fenómeno recibe el nombre de acción capilar.

Si retiramos el tubito del líquido, una columna de líquido puede quedar

sostenida en el capilar, gracias a las fuerzas adhesivas y cohesivas que actúan

sobre él. La acción capilar es un buen sistema para hacer que un líquido suba

a través de tubitos delgados.

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Inicio

ÓSMOSISSupongamos que en un recipiente tenemos dos disoluciones de

azúcar separadas por celofán o una membrana animal y que una de

las disoluciones tiene mayor concentración de azúcar que la otra.

Al cabo de un instante observaremos que el agua pasa de una disolución

menos concentrada a una disolución más concentrada. Este fenómeno

se conoce como ósmosis. Este hecho hace que se genere un desnivel en el

agua de los compartimientos.

Para que se produzca osmosis, las membranas deben permitir que las

moléculas de agua se difundan lentamente a través de ellas para impedir el

paso de moléculas mayores, tales como las del azúcar. Estas membranas

permeables a ciertas moléculas e impermeables a otras reciben el nombre de

membranas semipermeables.

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Inicio

PRESIÓN OSMÓTICALa presión osmótica puede definirse como la presión que se debe aplicar a una

solución para detener el flujo neto de disolvente a través de una membrana

semipermeable. La presión osmótica es una de las cuatro propiedades coligativas de

las soluciones (dependen del número de partículas en disolución, sin importar su

naturaleza).

En el ejemplo anterior en nuestras disoluciones de azúcar, aplicamos una presión

externa, la velocidad de flujo del agua que atraviesa la membrana disminuye. La

presión externa que impide que el agua atraviese la membrana por ósmosis es

llamada presión osmótica.

Las moléculas de azúcar están atrapadas entre el émbolo y la membrana. La presión

osmótica es la presión que ejercen las moléculas de azúcar sobre la membrana

que evita que el agua pueda atravesarla.

pos= nRT/VDonde:

n es el número de moles del soluto

V es el volumen

R = 8,3 Nm (mol k)CONTINUA>>

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PRESIÓN OSMÓTICAEjemplo:

En un árbol de 30 m, el mecanismo que hace subir la savia es la ósmosis. El agua del

subsuelo ingresa por las raíces obligando a la savia a subir por el árbol. La altura máxima

que puede subir la savia está relacionada con la presión osmótica. Cuando la presión

hidrostática de la savia en el árbol es igual a la presión osmótica la savia deja de subir.

Vamos a calcular la concentración c=n/V de azúcar en la savia, necesaria, para hacerla

subir a 30 m de altura, cuando T = 20°C:

pos =pH

nRT/V = .g.h

c= .g.h/RT

litrosmolc

m

molc

c

12,0

121

K 293K) 8,3Nm/(mol

)30m(9,8m/s1000kg/m

3

Inicio

Viscosidad

• Viscosidad, oposición de los fluidos a la acción de las fuerzas tangenciales. Aparece debido a la fricción entre capas del fluido (líquidos) o al movimiento de las partículas en el interior de un gas.

si la velocidad aumenta

uniformemente:

Inicio

El movimiento de un líquido viscoso por un tuboCuando un líquido viscoso se mueve en el interior de un tubo hay una fricción entre el

líquido y las paredes del tubo, y la velocidad se hace máxima en el centro del tubo.

La velocidad media (v) de un líquido viscoso que pasa por un tubo se calcula:

Donde:

p es la diferencia de presiones que mantiene un flujo constante en el tubo,

r es el radio del tubo,

L es la longitud del tubo,

es el coeficiente de viscosidad del líquido, se expresa en N.s/m2

1 poiseuille (PI) = 1 N.s/m2

L

prv

8

2

Inicio

Ley de PoiseuilleEn 1839 el fisiólogo francés Jean Louis Marie Poiseuille, que estaba interesado en las

características del flujo de sangre, concluyó (después de realizar sus experimentos) que el

caudal a través del segmento de un tubo depende directamente de la diferencia de

presiones en los extremos del tubo p y de la cuarta potencia del radio del tubo (r4)

Donde:

p es la diferencia de presiones que mantiene un flujo constante en el tubo,

r es el radio del tubo,

L es la longitud del tubo,

es el coeficiente de viscosidad del líquido, se expresa en N.s/m2

1 poiseuille (PI) = 1 N.s/m2

L

prQ

8

4

Inicio

Problema resuelto¿Cuál es la caída de presión (en pascales y en mm Hg) de la sangre cuando pasa por un

capilar de 1 mm de longitud y 2 m de radio, si su velocidad media en el capilar es de

0,33 mm/s?

Resolución:1.- Calculamos la caída de presión.

2.- Convertimos los pascales a mm Hg:

Rpta.- La diferencia de presiones es 2640 Pa y 19,8 mmHg

L

prv

8

2

2

8

r

Lvp

Pap

m

smmmsNp

2640

)10.2(

)/10.33,0)(10.1)(/.10.4(826

3323

mmHgp

Pa

mmHgPap

8,19

101293

760.2640

23 /.10.4 msNsangre

Inicio

FLUJO SANGUÍNEO

La sangre es un líquido viscoso,

por lo tanto cumple con la ley de

Poiseuille. Para mantener un flujo

constante promedio de 83 cm 3/s a

través de las arterias principales,

arteriolas y capilares, los músculos

cardiacos del ventrículo izquierdo

se contraen ejerciendo una presión

de casi 125 mm de Hg. Esta

presión disminuye conforme la

sangre pasa de la aorta a las

arterias, de las arterias a las

arteriolas y de estas a los

capilares.

Inicio

EL NÚMERO DE REYNOLDSLos líquidos pueden comportarse de una manera caótica cuando presentan turbulencias,

y no existe una teoría precisa que describa el comportamiento de un líquido en un

régimen turbulento.

Para poder si un líquido que se mueve por un tubo se encuentra en régimen laminar,

turbulento o en la transición de ambos regímenes, usamos el número de Reynolds (Re),

que se calcula con la siguiente fórmula.

Donde:

es la densidad del líquido.

r es el radio del tubo

es la velocidad media del líquido.

es el coeficiente de viscosidad.

Se ha demostrado experimentalmente que para valores menores a 3000 el flujo en un

tubo es laminar y para valores superiores superiores a los 4400 el flujo es turbulento,

mientras que en los valores intermedios se produce una transición del flujo laminar a

turbulento.

vrRe

2

v

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Actividades interactivas

Recursos

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lúdicas

Inicio

Créditos

Viscosidad

http://www.spraying.com.ar/Factores.htm

viscosidad

http://www.itescam.edu.mx/principal/sylabus/fpdb/recursos/r58260.PDF

Física general: viscosidad

http://www.lawebdefisica.com/apuntsfis/fluidosge/

Sustancias tensoactivas

http://www.facmed.unam.mx/deptos/anatomia/computo/pulmon/FISIOLOGIA.htm

Imagen de tensión superficial

http://4.bp.blogspot.com/_3l0JKjLNJyE/TA5PzWTCPVI/AAAAAAAAACY/RLFds_NsEiM/s1600/tension-superficial.jpg

Propiedades del agua

http://laprofedemusica.cibergato.com/joomla/index.php?option=com_content&task=view&id=67&Itemid=9

Flujo sanguíneo

http://iv.nucleusinc.com/imagescooked/28025W.jpg

FISICA FUNDAMENTAL 1

Michel Valero – Grupo editorial norma Educativa

Ciencia Tecnología y Ambiente

Secundaria – Manual del docente