¿Cuáles son las propiedades de los fluidos?

Los fluidos son un tipo de materia presente en la naturaleza que están compuestos por  moléculas que tienen fuerzas débiles de atracción; pueden ser líquidos o gases.

Un fluido es un líquido o gas que tiene la propiedad de fluir, carece de rigidez y toma la forma del recipiente que lo contiene. Uno de los fluidos más importantes es el agua, cuyas propiedades son determinantes para la vida de todos los seres vivos del planeta.

Ciencias que estudian las propiedades de los fluidos

Son varias las ciencias que se encargan de estudiar los fluidos, como son la física, la química, la mecánica de fluidos, y, dependiendo del tipo de fluido puede ser cualquier disciplina, incluyendo la biología, medicina, cardiología, gastroenterología, etc.

Cada una de estas proporciona información sobre las características específicas de los fluidos que son de su interés, pero en el campo de la física, existen subdisciplinas que estudian las propiedades de los fluidos.

• Mecánica de fluidos: Estudia el comportamiento de los líquidos bien si están en reposo o en movimiento.
• Hidrodinámica: Se encarga de estudiar el comportamiento y las leyes que rigen los líquidos en movimiento. 
• Aerodinámica: Trata sobre la interacción que existe entre los cuerpos sólidos y el material gaseoso, las acciones que surgen y el comportamiento de ambos materiales. 
• Oleohidráulica: Es el estudio de la transmisión de potencia a través de flujos conducidos que están contenidos en un ducto o en un recipiente indeformable, su circulación y la energía que contienen. 
• Aeroelasticidad: Es la parte de la física que trata la interacción entre las fuerzas de los fluidos, como inercia, elasticidad y aerodinamismo. 
• Hidrostática: Es la ciencia que estudia los fluidos, líquidos o gaseosos, cuando están en reposo.

Propiedades de los fluidos

¿Qué tienen en común el agua de los océanos, el aire que respiramos o una ventana de vidrio? A simple vista pudiéramos decir que son todos diferentes. Sin embargo, todas entran dentro de un tipo de sustancias en específico que son los fluidos. Pero, ¿a qué se refiere esto de fluir?

Los fluidos son sustancias que se deforman continuamente cuando se les aplica un esfuerzo tangencial, sin importar las dimensiones del mismo. 

Este grupo de sustancias tiene propiedades físicas cuya magnitud indica el estado en el que se encuentran. Algunas de ellas son la compresibilidad, densidad, viscosidad, tensión superficial, capilaridad, entre otras.

Compresibilidad:

Propiedad que provoca que los cuerpos disminuyan de volumen al ser sometidos a una presión; no todos los fluidos son compresibles. Un ejemplo de ello son los gases, los cuales son fluidos que pueden comprimirse para su almacenamiento, o el aire; pero no el agua.

Viscosidad:

Es la resistencia que oponen las moléculas que conforman el fluido a la deformación ocasionada por una fuerza cortante o tangencial cuando el fluido está en movimiento.

Si tienes un vaso de aceite y un vaso de agua e introduces en cada uno una moneda, tardará más en descender la moneda que introdujiste en el aceite, debido a que es más viscoso. Esta resistencia se debe a la fuerza de adherencia que tienen las moléculas con respecto a otras en el mismo fluido.

Esta propiedad es aplicable únicamente a los fluidos en movimiento, y, dependiendo de las moléculas que conforman el fluido, este será más viscoso o menos viscos.

Si los fluidos tienen moléculas más grandes opondrán mayor resistencia al deslizamiento, es decir, será más viscoso, mientras que si son más pequeñas, el fluido será menos viscoso, y significa que las fuerzas intermoleculares son menores.

La viscosidad también se ve afectada por factores ajenos al fluido, como. Es decir, factores externos o ambientales, como la energía calorífica o el aumento de la temperatura, que ocasionan una disminución de la resistencia a fluir en el caso de los líquidos, mientras que en el caso de los gases, aumenta.

Densidad

Es la cantidad de masa por unidad de volumen de una sustancia, lo que significa que mientras mayor sea la masa de un cuerpo en un volumen específico, mayor será su densidad.

Este fenómeno se puede observar si viertes en un vaso miel, agua y aceite en la misma proporción. Notarás que los fluidos se mantienen uno sobre el otro sin mezclarse.

Tensión superficial

Alguna vez te has preguntado ¿cómo es que los mosquitos pueden caminar sobre el agua? Esta habilidad la explica la tensión superficial, una de las propiedades de los fluidos que ocasiona que actué como si la superficie tuviera una película muy delgada y elástica que encierra el líquido y lo mantiene unido.

La tensión superficial es causada por las fuerzas intermoleculares presentes en la interfase, esta tensión dependerá de la naturaleza del líquido, de la temperatura y del medio que le rodea.

Esta propiedad tiene su origen en las fuerzas intermoleculares de Van Der Waals, que consisten en que todas las moléculas poseen una parte parcialmente positiva y una parte parcialmente negativa, por lo que al estar todas juntas tenderán a unirse como si se tratara de un imán. 

Una molécula en un líquido interactúa con otras moléculas por igual en todas las direcciones; sin embargo, las moléculas ubicadas sobre la superficie de dicho líquido solo son afectadas por las están por debajo.

Esto ocasiona que una aguja, por ejemplo, pueda permanecer en la superficie del agua, al ser su fuerza menor a la ejercida por la de las moléculas del agua. Si, por el contrario, apoyas un lingote de acero, el peso del mismo es suficiente para que las fuerzas de Van Der Waals no tengan efecto.

Este fenómeno físico también se observa en las gotas de agua y las pompas de jabón, además de la elevación de los líquidos por su capilar.

Capilaridad

La capilaridad es la propiedad de los fluidos que permite que estos asciendan por un conducto delgado hasta una cierta altura. El líquido sube por el conducto o capilar gracias a la fuerza de adhesión de las moléculas del mismo con las paredes del conducto, la cual es superior a la de las a las fuerzas de Van Der Waals.