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Gravedad específica



Gravedad específica
La gravedad específica (o densidad relativa) es la comparación entre la densidad de un cuerpo y el líquido en que esta sumergido (usualmente agua). Por tanto la manera de calcularla sería

La densidad relativa es adimensional (sin unidades), ya que se cancelan al dividir las dos densidades.
Esta cantidad nos dice que tan grande es la densidad del objeto comparada con la del líquido en que esta sumergido. Por ejemplo si la densidad relativa fuera 2.5, esto quiere decir que el cuerpo es 2.5 veces mas denso que el líquido en el cual esta sumergido.
Por lo general la densidad relativa toma como líquido de referencia al agua, aunque dependiendo del problema esto puede cambiar. Si te dan el dato de la gravedad específica, sin indicar cual es el líquido de referencia, entonces, lo mas probables es que sea agua.


La gravedad específica se puede relacionar con el peso de un cuerpo y peso aparente. Recuerda que un cuerpo pesa fuera del agua mas que cuando esta sumergido en ella. Lo que se le quita al peso real, es la fuerza boyante (igual al peso del agua que desplazaste). Por ejemplo si el cuerpo pesa 10N fuera del agua y, cuando lo hundes, su peso aparente es 8N,la fuerza de flotación (o sea el peso del agua que sacaste) es 2N. En pocas palabras, se cumple siempre que

O si lo quieres poner en términos de peso:

Para meter esto en la definición de gravedad específica, recuerda que la densidad es masa sobre volumen:

Aquí como el cuerpo esta totalmente sumergido, el volumen desplazado de agua es igual al volumen del cuerpo. Ahora como

La ecuación de la gravedad específica se convierte en:

O si lo quieres poner en términos de peso:

Veamos algunas consecuencias de esta formulita. Por ejemplo ¿qué pasa con el peso aparente si el líquido en el que esta sumergido es mas denso que el agua? Despejemos el peso aparente

De donde podemos despejar el peso aparente:
     En el caso de los tratamientos térmicos, no solo se producen cambios en la Estructura del Acero, sino también en su COMPOSICION QUIMICA, añadiendo diferentes productos químicos durante el proceso del tratamiento. Estos tratamientos tienen efecto solosuperficial en las piezas tratadas.
* Cementación.  Mediante este tratamiento se producen cambios,  en la composición química del acero. Se consigue teniendo en cuenta el medio o atmósfera que envuelve el metal durante el calentamiento y enfriamiento. Lo que se busca es aumentar el contenido de carbono de la zona periférica, obteniéndose después, por medio de temples y revenidos, una gran dureza superficial, resistencia al desgaste y buena tenacidad en el núcleo.
* Nitruración.  Este tratamiento Termo Químico busca endurecer superficialmente un acero con nitrógeno, calentándolo a temperaturas comprendidas entre 400-525sC, dentro de una corriente de gas amoníaco, más nitrógeno.
PROCESO ISOTÉRMICO
Evolución reversible de un sistema termodinámico que transcurre a temperatura constante. La compresión o la expansión de un gas ideal en contacto permanente con un termostato es un ejemplo de proceso isotérmico. Como la energía interna de un gas ideal sólo depende de la temperatura y ésta permanece constante en la expansión isoterma, el calor tomado del foco es igual al trabajo realizado por el gas: Q = W. En este proceso la temperatura permanece constante.
TRABAJO ISOTÉRMICO
El problema pide que se determine el trabajo de un proceso cuasiestático isotermo en el que se dobla la presión. En general el trabajo será
El problema de esta integral es que se integra en el volumen pero seconocen los valores límites --inicial y final-- de la presión. Es absurdo calcular los volúmenes inicial y final puesto que la ecuación de estado es cuadrática en la presión. Es más conveniente cambiar la variable de integración del volumen a la presión.
Matemáticamente es hacer un cambio de variable por. Al hacer este cambio, como la temperatura es constante se tiene que

Por lo tanto:

Usando la ecuación (1.2) se tiene que la integral es:

Es decir:

Por tanto:

PROCESOS ISOTÉRMICO: (Temperatura constante)

PROCESO ADIABÁTICO
Se designa como proceso adiabático a aquel en el cual el sistema (generalmente, un fluido que realiza un trabajo) no intercambia calor con su entorno. Un proceso adiabático que es además reversible se conoce como proceso isentrópico. El extremo opuesto, en el que tiene lugar la máxima transferencia de calor, causando que la temperatura permanezca constante, se denomina como proceso isotérmico. El término adiabático hace referencia a elementos que impiden la transferencia de calor con el entorno. Una pared aislada se aproxima bastante a un límite adiabático.
El calentamiento y enfriamiento adiabático son procesos que comúnmente ocurren debido al cambio en la presión de un gas. Esto puede ser cuantificado usando la ley de los gases ideales.

ENFRIAMIENTO ADIABÁTICO DEL AIRE
Existen tres relaciones en el enfriamiento adiabático del aire
1. La relaciónambiente de la atmósfera, que es la proporción a la que el aire se enfría a medida que se gana altitud.
2. La tasa seca adiabática, es de unos -10° por cada 1000 metros de subida.
3. La tasa húmeda adiabática, es de unos -6° por cada 1000 metros de subida.
La primera relación se usa para describir la temperatura del aire circundante a través del cual está pasando el aire ascendente. La segunda y tercera proporción son las referencias para una masa de aire que está ascendiendo en la atmósfera. La tasa seca adiabática se aplica a aire que está por debajo O sea

Si comparas con la ecuación

Te daras cuenta que, lo que le quitas al peso del cuerpo para obtener el peso aparente, es el peso del agua desplazada (o el líquido en que esta sumergido) y por principio de Arquímedes, esto es la fuerza boyante:

Lo que estas ecuaciones te dicen es que al sumergirse en el líquido, el peso de cuerpo disminuye en una cantidad igual a la fuerza de flotación.
¿Qué pasa si la densidad del liquido donde te sumerges es mayor? letienes que quitar mas al peso real (o sea, el peso aparente sera menor). Para ver porque la densidad de líquido afecta de esta forma, observa que esta arriba, en el numerador, y por lo tanto es directamente proporcional: si aumenta al doble, lo que le quito al peso real es el doble.
La densidad de cuerpo afecta en forma inversa, es decir, si por ejemplo, aumenta la densidad del cuerpo al doble, la flotación disminuye a la mitad y el peso aparente es mayor (ya que le restas menos flotación, la mitad que antes).
Incidentalmente la ecuación de flotación, que puedes usar para calcularla, te dice la relación entre la densidad de un objeto y si este subira a la superficie o se hundira al fondo
Para que suba necesitamos que FB sea mayor que wcuerpo. Eso pasara si las relación entre densidades (lo que esta entre paréntesis) es mayor a 1. Y para que eso sea así requiero que el numerador (la densidad de líquido) se mayor que el denominador (la densidad del cuerpo). De manera analoga, si el cuerpo se hunde, ello implica que la flotación es menor que el peso y para que eso suceda se necesita que el denominador (la densidad de cuerpo) sea mayor que el numerador (la densidad del líquido).


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