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).