= densidad de la sustancia, Kg/m3.
m = masa de la sustancia, Kg.
V = volumen de la sustancia, m3.
Las unidades en las cuales suele expresarse la densidad son: Kg/m3, Kg/dm3, gr/cm3.
La densidad de una sustancia varía con la temperatura y la presión. El agua posee una densidad absoluta a 3,8°C y a una atmósfera de presión igual a 999,997 Kg/m3, aunque con frecuencia en los cálculos se considera el valor de 1.000 Kg/m3 (Sl) o un g/cm3 (CGS).
1.1.2 Peso específico
Peso específico absoluto
Es el cociente entre el peso del cuerpo (P = mg) y el volumen; es decir, es el peso por unidad de volumen de una sustancia. Cuando se trata de una substancia homogénea, la expresión para su cálculo es:
Siendo m la masa y g la aceleración de la gravedad.
El peso específico del agua a 4°C y 1 atmósfera es γo = 9806,26·N/m3.
1.1.3 Viscosidad
Viscosidad absoluta o dinámica
Los fluidos no pueden considerarse siempre como perfectos debido a su viscosidad que es la propiedad en virtud de la cual oponen una resistencia al movimiento uniforme de su masa a causa del rozamiento de unas moléculas con otras. Este grado de «resistencia» se caracteriza por un coeficiente típico de cada sustancia que se llama viscosidad dinámica o más simplemente viscosidad que se representa por µ. En el Sl la unidad kg/(m·s) o Pa·s, denominada Pascal-segundo o poiseuille que es igual a 10 poises en el sistema CGS (g/cm·s), actualmente se encuentra en desuso.
En los líquidos la viscosidad disminuye al aumentar la temperatura y aumenta muy ligeramente con la presión, siendo el agua una excepción; ya que primero disminuye y luego aumenta con la presión. En los gases la viscosidad aumenta con la temperatura y en cuanto a la influencia de la presión es poco importante.
Viscosidad relativa o viscosidad cinemática
Es el cociente entre la viscosidad absoluta y la densidad.
La unidad de la viscosidad cinemática en el Sl es: m2/s. En el sistema CGS es el stokes (abreviado S o St), cuyo nombre proviene de George Gabriel Stokes. A veces se expresa en términos de centistokes (cS o cSt). Debido a que la viscosidad cinemática del agua a 1 atm y 20°C es del orden de 0,01 St, es decir un centistokes —es usual este término como unidad de viscosidad cinemática— pudiéndose obtener su valor aproximado para el agua a distintas temperaturas mediante la expresión de Poisiville:
Para las temperaturas, más habituales en las instalaciones de agua en los edificios, que suelen estar comprendidas entre 10°C y 40°C, la viscosidad cinemática también puede calcularse mediante la ecuación:
Tabla 1.2 Algunas características físicas del agua en función de la temperatur a
1.1.4 Tensión superficial y capilaridad
La superficie libre de un líquido o la de separación de dos líquidos inmiscibles se comporta como una membrana elástica sometida a la acción de una fuerza por unidad de longitud, denominada tensión superficial, lo que determina que la superficie de los líquidos no sea horizontal sino curva, recibiendo el nombre de menisco. Algunos líquidos como el agua tienen menisco cóncavo y otros como el mercurio lo tiene convexo. Dicha fuerza depende de la naturaleza del líquido y es independiente de la extensión de la superficie.
En la tabla 1.2 se dan los valores de la tensión superficial (σ) frente al aire para distintas temperaturas.
Figura 1.1 Capilaridad y meniscos
La causa de este comportamiento se debe a que las fuerzas intermoleculares adhesivas «entre el líquido» y el sólido son mayores que las fuerzas intermoleculares cohesivas del líquido, lo que explica la esfericidad de las gotas de un líquido, la capacidad de los insectos de caminar sobre el agua y la posibilidad de flotación de una aguja sobre la superficie de un líquido. En la figura 1.1 se representan estas fuerzas.
Figura 1.2 La ascensión capilar y su aplicación en la soldadura
Un fenómeno debido a la tensión superficial es la capilaridad. La tensión superficial en la superficie de contacto líquido-sólido crea un menisco como resultante de las fuerzas de adhesión y de cohesión. Esto causa que el menisco tenga una forma curva cuando el líquido está en contacto con una superficie vertical y asciende por tubos de pequeño diámetro o entre dos láminas muy próximas.
Cuando un líquido como el agua asciende por el capilar, se dice que «moja» el tubo; los líquidos que descienden, como el mercurio, no «mojan» el tubo. En el interior del capilar se observa que la superficie líquida no es plana, sino que adopta una forma curva o menisco. Por su parte, el ángulo que forma la superficie del líquido con la pared del recipiente se llama ángulo de contacto. Para los líquidos que «mojan» el tubo, dicho ángulo es agudo y, por consiguiente, menor de 90°.
El fenómeno de la capilaridad no solo se produce en el líquido, sino también en los metales en estado de fusión, cuya aplicación práctica constituye la soldadura por capilaridad. La capilaridad se produce tanto mejor, cuanto menor y más regular es el espacio entre el tubo y el accesorio que se pretende soldar.
La mayoría de los materiales de construcción tienen una estructura porosa capilar pudiendo provocar una patología llamada humedad por capilaridad que se da en paredes de plantas bajas y sótanos, donde no existe un aislamiento suficiente. La consecuencia es la ascensión de la humedad proveniente del subsuelo. Este tipo de humedades suben por poros y capilares evaporándose finalmente a la atmósfera y degradando las paredes.
Existen otras muchas más propiedades físicas como: el volumen específico, la presión de vapor, el módulo de elasticidad volumétrico, etc. que no son objeto de este texto.
