Fluido

Un fluido es una sustancia o medio continuo que se deforma continuamente en el tiempo ante la aplicación de una solicitación o tensión tangencial sin importar la magnitud de ésta.

Características

• La posición relativa de sus moléculas puede cambiar continuamente.
• Todos los fluidos son compresibles en cierto grado. No obstante, los líquidos son mucho menos compresibles que los gases.
• Tienen viscosidad, aunque la viscosidad en los gases es mucho menor que en los líquidos.

Clasificación

Los fluidos se pueden clasificar de acuerdo a diferentes características que presentan en:

• Newtonianos
• No newtonianos

O también en:

• Líquidos
• Gases

Propiedades

Las propiedades de un fluido son las que definen el comportamiento y características del mismo tanto en reposo como en movimiento. Existen propiedades primarias y propiedades secundarias del fluido.

Propiedades primarias

Propiedades primarias o termodinámicas:

• Presión
• Densidad
• Temperatura
• Energía interna
• Entalpía
• Entropía
• Calores específicos
• Viscosidad

Propiedades secundarias

Caracterizan el comportamiento específico de los fluidos.

• Viscosidad
• Conductividad térmica
• Tensión superficial
• Presión de vapor
• presión atmosférica

Movimiento

El movimiento de los gases y los líquidos puede estudiarse en forma aproximada mediante las ecuaciones de la dinámica de fluidos bajo la hipótesis del medio continuo. Sin embargo, para que dicha hipótesis sea válida el recorrido libre promedio de las moléculas que constituyen dichos materiales debe ser mucho menor que una longitud característica del sistema físico en el que se encuentra el gas o el líquido en cuestión. De esta forma, las variables de estado del material, tales como la presión, la densidad y la velocidad podrán ser consideradas como funciones continuas del espacio y del tiempo, conduciendo naturalmente a la descripción del material como un medio continuo.

Al dividir la longitud del recorrido libre promedio de las moléculas por la longitud característica del sistema, se obtiene un número adimensional denominado número de Knudsen. Calculando el número de Knudsen es fácil saber cuándo puede describirse el comportamiento de líquidos y gases mediante las ecuaciones de la dinámica de los fluidos. En efecto, si el número de Knudsen es menor a la unidad, la hipótesis del continuo podrá ser aplicada; si el número de Knudsen es similar a la unidad o mayor, deberá recurrirse a las ecuaciones de la mecánica estadística para describir el comportamiento del sistema.

Cuando el número de Knudsen es similar o mayor a la unidad, el recorrido libre promedio de las moléculas es del mismo tamaño (aproximadamente) que el sistema físico que contiene al material. En estas circunstancias, dada una región del espacio del tamaño de la longitud característica, solo ocasionalmente pasará una molécula por dicha región.

Es por ello que la región de números de Knudsen cercanos o mayores a la unidad se denomina también región de gases rarificados.