Aerostática

Estudio de los gases que no están en movimiento.

Un globo aerostático producido mediante la aplicación de principios aerostáticos.

La aerostática es un subcampo de la estática de fluidos y se ocupa del estudio de los gases que no están en movimiento con respecto al sistema de coordenadas en el que se encuentran. El estudio correspondiente de los gases en movimiento se denomina aerodinámica .

La aerostática estudia la distribución de la densidad, especialmente en el aire. Una de sus aplicaciones es la fórmula barométrica .

Un aerostato es una aeronave más ligera que el aire , como un dirigible o un globo , que utiliza los principios de la aerostática para flotar .

Leyes básicas

El tratamiento de las ecuaciones del comportamiento gaseoso en reposo generalmente se inicia, como en hidrostática, con una consideración de las ecuaciones generales del momento para el flujo de fluidos, que pueden expresarse como:

${\displaystyle \rho [{\partial U_{j} \over \partial t}+U_{i}{\partial U_{j} \over \partial t}]=-{\partial P \over \partial x_{j}}-{\partial \tau _{ij} \over \partial x_{i}}+\rho g_{j}}$,

donde es la densidad de masa del fluido, es la velocidad instantánea, es la presión del fluido, son las fuerzas externas del cuerpo que actúan sobre el fluido y es el coeficiente de transporte de momento. Como la naturaleza estática del fluido exige que y que , se encuentra el siguiente conjunto de ecuaciones diferenciales parciales que representan las ecuaciones básicas de la aerostática. ^{[1] : 154} ${\displaystyle \rho }$ ${\displaystyle U_{j}}$ ${\displaystyle P}$ ${\displaystyle g}$ ${\displaystyle \tau _{ij}}$ ${\displaystyle U_{j}=0}$ ${\displaystyle \tau _{ij}=0}$

${\displaystyle {\partial P \over \partial x_{j}}=\rho g_{j}}$

Sin embargo, la presencia de una densidad no constante como la que se encuentra en los sistemas de fluidos gaseosos (debido a la compresibilidad de los gases) requiere la inclusión de la ley de los gases ideales :

${\displaystyle {P \over \rho }=RT}$,

donde denota la constante universal de los gases y la temperatura del gas, para obtener las ecuaciones diferenciales parciales aerostáticas válidas: ${\displaystyle R}$ ${\displaystyle T}$

${\displaystyle {\partial P \over \partial x_{j}}=\rho {\hat {g_{j}}}={P \over \ RT}{\hat {g_{j}}}}$,

que puede emplearse para calcular la distribución de presión en gases cuyos estados termodinámicos están dados por la ecuación de estado para gases ideales. ^{[1] : 183}

Campos de estudio

• Fluctuación de la presión atmosférica
• Composición del aire de montaña
• Sección transversal de la atmósfera
• Densidad del gas
• Difusión de gases en el suelo
• Presión de gas
• Teoría cinética de los gases
• Presiones parciales en mezclas de gases
• Medición de presión

Véase también

• Aeronáutica

Referencias

1. Durst, Franz (1 de septiembre de 2008). Introducción a la teoría de los flujos de fluidos. Springer Science and Business Media, 2008. ISBN 978-3540713425. Recuperado el 27 de octubre de 2016 .