Tema 1.5TENSIN INTERFACIALTensin interfacial, un lquido en contacto con otra sustancia (slido, lquido o gas) posee una energa que es el resultado de la diferencia del grado de atraccin de las molculas de la superficie entre ellas con la del grado de atraccin de otra sustancia. Este fenmeno se define como la cantidad de energa que hace falta para separar un rea unitaria de una sustancia desde otra. Se designa como i, j. En los acuferos no encontramos, en la zona no saturada, agua formando capas alrededor de los granos del suelo que no puede fluir por la fuerzas de capilaridad, pero que interacta, con la fase lquida no acuosa del contaminante. El contacto trifsico agua (W), crudo (O) y slido (S) est caracterizado por los ngulos de contacto. EXISTENCIA DE UNA TENSIN INTERFACIALLas fuerzas de atraccin que existen entre las molculas de un lquido, son de diferente magnitud dependiendo de la zona del lquido considerada. Las molculas en su seno del lquido estn lo suficientemente cerca para que el efecto de las fuerzas de atraccin sea considerable, pero tienden a equilibrarse.

Por el contrario, las molculas de la zona superficial (fig.1) no estn rodeadas completamente por otras molculas del lquido y por lo tanto estas molculas estn desequilibradas con un efecto neto hacia el seno del lquido. Esta fuerza neta es normal a la superficie y ser ms baja mientras ms pequea sea dicha superficie. Es decir, para una superficie mnima se cumple una energa mnima y por lo tanto podemos decir que la superficie de un lquido tiende a contraerse y el efecto resultante de estas fuerzas de contraccin es lo que da origen a la tensin superficial, permitiendo adems que la superficie sea.

Fig. 1.6: Fuerzas atractivas que actan sobre las molculas en el seno de un lquido y en la superficie libre. TENSIN INTERFACIAL Dos lquidos inmisciblesEn la interface hay un conjunto de fuerzas intermoleculares no balanceadas que da como resultante una fuerza dirigida al interior de su respectiva fase liquidaSe produce una turbulencia en la superficie del lquido a escala molecular que tiene como resultado un trfico de doble va en el interior del lquido o fase de bulto y la superficie y entre la superficie y la fase vapor (tiempo de vida promedio de una molcula en la superficie de un lquido =10-6 s).

Tipos de interfaces: 1. Gas-Gas2. Gas-lquido 3. Gas-slido4. Lquido-lquido5. Lquido-slido6. Slido-slido.

TENSIN INTERFACIALImaginemos una molcula situada en el interior de un lquido suficientemente alejada de la superficie libre del mismo como para que su esfera de accin molecular se encuentre completamente en el interior del lquido. Todas las molculas contenidas en dicha esfera ejercern fuerzas de atraccin sobre esta y, como consecuencia de la homogeneidad istropa del lquido, la distribucin de fuerzas tambin ser istropa y su resultante nula. Supongamos ahora que una molcula est situada muy cerca de la superficie libre del lquido ms cerca que la esfera de accin molecular; en estas condiciones, habr ms molculas atrayndola hacia el interior del lquido que hacia fuera del mismo.

La energa potencial de todas las molculas que constituyen la superficie libre de un lquido, debido a las fuerzas atractivas que sobre ellas ejercen las molculas subyacentes, recibe el nombre de energa superficial.Todo lo expuesto hasta el momento se refiere a una nica fase en contacto con su vapor. Sin embargo, esta situacin es generalizable al caso en el que dos lquidos que solamente son parcialmente inmiscibles uno en otro, se superponen. En este caso se crea una superficie de separacin a la que se denomina interfaz-liquido- liquido. De manera completamente anloga a lo explicado para el caso de una superficie libre (gaseosa), la superposicin de fuerzas netas en la interfaz liquido-liquido resulta en una tensin interfacial.La expresin ms conocida de la tensin interfacial es la ecuacin que relaciona de una forma sencilla las tensiones superficiales de los lquidos puros:

El origen de esta relacin proviene de un anlisis simple de las tensiones en la frontera entre fases, teniendo en cuenta que mide la atraccin de las molculas por el lquido y mide la atraccin de las molculas por el lquido 2. De manera que las molculas en la interfaz son atradas por las fases y con una atraccin resultante dada por .

Fig. 1.7. 1 y 2 son dos diferentes fases.

EJEMPLOS1. Para la interface Hg-aire sobre vidrio, =140. Calcule el descenso capilar del Hg en contacto con el aire a 20C, en un tubo de vidrio de 0.350 mm de dimetro interior. Para Hg a 20C, =13.59 g/cm3 y =490 erg/cm2.Datos:

EJEMPLOS2. A 20C la tensin interfacial de los lquidos n-hexano y agua vale 52.2 erg/cm2. Las densidades del n-hexano y del agua, a 20C, son 0.6599 y 0.9982 g/cm3. Suponiendo que el ngulo de contacto valga cero, calcule el ascenso capilar, a 20C, en un tubo de 0.350 mm de dimetro interior, introducido en un sistema n-hexano-agua de dos fases.Datos:

Tema 1.6CALORES ESPECFICOS

Se define como la cantidad de calor necesaria para elevar la temperatura de la unidad de masa de un elemento o compuesto en un grado. En el sistema internacional sus unidades sern por tanto: .

El calor especfico del agua es de 4180 .Teniendo en cuenta esta definicin de calor especfico propio de un cuerpo o un sistema Ce podemos deducir que el calor absorbido o cedido por un cuerpo de masa m cuando su temperatura vara desde una temperatura hasta otra vendr dado por la expresin:

UNIDADES DE CALORLa unidad de medida del calor en el Sistema Internacional es el joule (J).La calora (cal) tambin se usa frecuentemente en las aplicaciones cientficas y tecnolgicas. La calora se define como la cantidad de calor necesario para aumentar en 1 C y a la presin de una atmsfera (1 atm), la temperatura de un gramo de agua destilada, en el intervalo de 14,5 C a 15,5 C.8 Es decir, tiene una definicin basada en el calor especfico. Hay que hacer notar que la calora no est reconocida en el Sistema Internacional, de modo que en muchos pases est prohibido su uso en cualquier documento pblico o privado,9 por lo que no es aconsejable su uso porque en cualquier litigio que pudiera haber, decidira la balanza en contra del que la utilice.Unidades de calor especfico

En el Sistema Internacional de Unidades, el calor especfico se expresa en joule por kilogramo y por kelvin ; otra unidad, no perteneciente al SI, es la calora por gramo y por kelvin . As, el calor especfico del agua es aproximadamente en un amplio intervalo de temperaturas, a la presin atmosfrica; y exactamente 1 en el intervalo de 14,5 C a 15.5 C (por la definicin de la unidad calora).

En los Estados Unidos, y en otros pocos pases donde se sigue utilizando el Sistema Anglosajn de Unidades, en aplicaciones no cientficas, el calor especfico se suele medir en BTU (unidad de calor) por libra (unidad de masa) y grado Fahrenheit (unidad de temperatura).

La BTU se define como la cantidad de calor que se requiere para elevar un grado Fahrenheit la temperatura de una libra de agua en condiciones atmosfricas normales.

TABLA 1.- DE CALOR ESPECFICO, DENSIDAD Y CAPACIDAD CALORIFICA.

EJEMPLOS1. Determina la capacidad calorfica de un cuerpo sabiendo que cuando desprende 5 KJ de calor, su temperatura disminuye 1.85 K. Sabiendo que el cuerpo tiene una masa de 3 kg, determina, adems, la capacidad calorfica de la sustancia que lo compone.

SolucinDatos Calorextrado del cuerpo:Q= - 5KJ= - 5103J(El signo negativo indica que el calor se transfiere desde el cuerpo al entorno) Aumento detemperatura:T= -1.85k Masa del cuerpo: m= 3kgResolucinAplicando la expresin para la capacidad calorfica del cuerpo, nos queda:

Por otro lado, la capacidad calorfica nos permite entender cmo se comporta la sustancia trmicamente, independientemente de la cantidad de masa que tenga:

EJEMPLOS2. Calcular la cantidad de calor necesario para elevar la temperatura a 10 Kg. De cobre de .Datos

Solucin

Tema 1.9PRESIN VAPORLa presin de vapor es la presin de la fase gaseosa o vapor de un slido o un lquido sobre la fase lquida, para una temperatura determinada, en la que la fase lquida y el vapor se encuentra en equilibrio dinmico; su valor es independiente de las cantidades de lquido y vapor presentes mientras existan ambasLa presin de vapor es la presin de un sistema cuando el slido o lquido se hallan en equilibrio con su vapor.Los vapores y los gases, tienden a ocupar el mayor volumen posible y ejercen as sobre las paredes de los recintos que los contienen, una presin tambin llamada, fuerza elstica o tensin. Para determinar un valor sobre esta presin se divide la fuerza total por la superficie en contacto.

La regla de fases establece que la presin del vapor de un lquido puro es funcin nica de la temperatura de saturacin. Vemos pues que la presin de vapor en la mayora de los casos se puede expresar como:

La cual podra estar relacionada con cualquier otra propiedad intensiva de un lquido saturado (o vapor), pero es mucho mejor relacionarla directamente con la temperatura de saturacin.

La presin de vapor de un lquido se relaciona con la temperatura por medio de la ecuacin de Claussius Clapeyron, sin embargo existen muchas ecuaciones que estudian esta propiedad de los fluidos, pero de todas maneras estas ecuaciones pueden referirse a la ecuacin de Clapeyron:

Esta ecuacin mediante pasos matemticos, puede convertirse en:

La grfica del logaritmo de la presin del vapor y el reciproco de la temperatura absoluta es una recta. La ecuacin anterior no es una mala aproximacin pero en general esta curva realmente tiene unas curvaturas pequeas que muestran as que esta aproximacin tampoco es la mejor. Estas curvas las observamos exagerando un poco el dibujo, de la siguiente manera:

Debemos tener en cuenta que esta ecuacin no es aplicable a temperaturas inferiores al punto de ebullicin normal.

1. La presin de vapor del agua a 20 C es 17,535 torr. Al disolver isotrmicamente una cierta masa de glucosa en agua a esa temperatura, la presin de vapor de la solucin desciende a 17,290 torr. Calcular la fraccin molar de la glucosa en esa solucin.

Solucin:Se llaman soluciones ideales aquellas cuya formacin ocurre con aditividad exacta de volmenes. En la prctica se comportan como ideales las soluciones diluidas de no electrolitos no voltiles. Para estas soluciones es aplicable la Ley de Raoult

El descenso relativo de la presin de vapor de una solucin es igual a la fraccin molar del soluto.Expresin matemtica es

Donde es la presin de vapor del solvente puro a esa temperatura y P es la presin de vapor de la solucin. Reemplazando en la ecuacin (1) por los respectivos valores:

2. El descenso relativo de la presin de vapor de una solucin de benzaldehdo en ter a 15 C es 0,132. Calcular la fraccin molar del ter en la misma.Solucin:Que el descenso relativo de la presin de vapor de la solucin de benzaldehdo en ter sea 0,132 significa que la fraccin molar del benzaldehdo en la misma es 0,132. Por lo tanto, la fraccin molar del solvente (ter) ser:

Tema 1.10PROPIEDADES Y PRUEBAS DE LOS FLUIDOS BASE ACEITE Y SINTETICO

Existen tres tipos de fluidos concentrados base agua para el trabajo de metales. Cada tipo est determinado por la cantidad de aceite mineral que contiene. Los fluidos de aceite soluble contienen la mayora de aceite mineral, sin embargo los semi-sintticos o fluidos de micro-emulsin contienen cantidades menores de aceite. Los fluidos sintticos no contienen aceite mineral.Los lodos base aceite inicialmente fueron diseados para mejorar la terminacin de pozos con reservorios muy sensibles al agua, y para perforar LUTITAS muy activas, tienen como fase continua a un aceite y su filtrado es nicamente aceite. Se le denomina lodo base aceite cuando su contenido de agua es de 1 al 1 % y emulsin inversa cuando el contenido de agua es de 1 al 50%. Los lodos de emulsin inversa se refieren a una emulsin de agua en aceite en donde la fase continua es el aceite y la discontinua el agua en forma de gotas. Para formar una pelcula de aceite alrededor de las gotas de aguase requiere el uso de emulsificantes, aditivo que mantendr estable la emulsin.

Estos fluidos son: Altamente inhibidos. Resistentes a contaminaciones. Estables a altas temperaturas y presiones. De alta lubricidad. No corrosivos.

Los componentes de un lodo en base aceite son: aceite, salmuera, emulsificantes, agentes de humectacin al aceite, agentes para control de filtracin V, iscosificantes, agente densificador. El porcentaje de volumen de aceite y agua se expresa como una relacin aceite /agua.

Lodos no acuosos, de emulsin interna de agua (inversa), en los que la fase externa es un fluido sinterico en lugar de un aceite. Este y otros cambios menores en las formulaciones han hecho que los fluidos sintticos en los lodos sean aceptables ambientalmente para su uso costa afuera. Los lodos base sinttica son populares en la mayora de las zonas de perforacin costa afuera. A pesar de sus altos costos iniciales, debido a su aceptacin ambiental y la aprobacin para disponer de los recortes de perforacin en el agua. No debera usar en trmino lodo a base de aceite para describir los lodos base sinttica.

BIBLIOGRAFA

https://books.google.com.mx/books?id=LbMTKJ4eK4QC&pg=PA49&lpg=PA49&dq=problemas+de+viscosidad+de+fluidos&source=bl&ots=pPGE-DLJCm&sig=St6EYroHWCPLwskbc5B7AuI31UE&hl=es&sa=X&ei=oOv1VOmhI8WNyATOmoBQ&sqi=2&ved=0CEMQ6AEwBw#v=onepage&q=problemas%20de%20viscosidad%20de%20fluidos&f=falsehttp://fcm.ens.uabc.mx/~fisica/FISICA_II/APUNTES/VISCOSIDAD.htmhttp://es.slideshare.net/edya69/clasificacion-de-fluidos-de-fluidos