Next: Cinemática de fluidos
Up: Fenómenos de transporte
Previous: Transporte de masa por
  Índice General
Transporte molecular de cantidad de movimiento. Fluidos newtonianos
La no uniformidad en la distribución de velocidad en un fluido da
lugar a la aparición de fuerzas de superficie que tienden a
suavizarla.1.15 En este caso, a diferencia de lo
que ocurre con el transporte de calor por conducción y el
transporte de masa por difusión, la magnitud que se transporta, la
cantidad de movimiento, tiene carácter vectorial. Así, mientras
que la difusión de calor o de masa se asocia a una magnitud
vectorial (a y
, respectivamente), el
transporte de cantidad de movimiento se asocia al tensor de
tensiones descrito anteriormente. La
ecuación equivalente a las ecuaciones (1.30) y (1.36) es en
este caso
dd |
(1.43) |
Debido al carácter vectorial de magnitud transportada, la relación
entre
y las derivadas espaciales de las componentes
del vector velocidad, análoga a las establecidas por las leyes de
Fourier y de Fick entre los vectores flujo de calor y de masa por
unidad de área y los gradientes de temperatura y de fracciones
másicas, respectivamente, requiere una descripción analítica
diferente, por lo que se presentará en la Sección 3.3.2,
después de que se hayan discutido algunas propiedades cinemáticas
del campo fluido en el próximo capítulo. A continuación se va a
poner de manifiesto la analogía entre el transporte de cantidad de
movimiento y el transporte de calor y de especies, considerando un
flujo con una distribución de velocidad muy simple: el vector
velocidad sólo tiene una componente no nula (según el eje ),
que sólo varía con la coordenada (Figura 1.5):
En fluidos newtonianos, la tensión cortante (es decir,
el flujo por unidad de área de la componente según de la
cantidad de movimiento a través de una superficie perpendicular al
eje ) es proporcional al módulo del gradiente de la
componente de la velocidad:
|
(1.44) |
siendo la viscosidad dinámica del fluido. La viscosidad de
un fluido depende del estado termodinámico, es decir,
, aunque generalmente la dependencia con respecto a
la presión es muy pequeña. La dependencia con la temperatura,
debido a las diferencias en su estructura molecular, es muy
diferente en líquidos y gases. Mientras que en líquidos la
viscosidad disminuye al aumentar la temperatura, en gases ocurre
lo contrario.
Next: Cinemática de fluidos
Up: Fenómenos de transporte
Previous: Transporte de masa por
  Índice General
© 2000, 2001, Julio Hernández Rodríguez, ETSII, Universidad Nacional de Educación a Distancia, Madrid