El radio de Stokes es una medida del tamaño de una partícula esférica en un fluido, en función de su velocidad terminal en el fluido. Es particularmente útil en campos como la biología, la química y la dinámica de fluidos para comprender el comportamiento y las interacciones de las partículas.
Fórmula
El radio de Stokes (rrr) se puede calcular mediante la fórmula:
r=9⋅η⋅v2⋅g⋅(ρp−ρf)r = \sqrt{\frac{9 \cdot \eta \cdot v}{2 \cdot g \cdot (\rho_p – \rho_f)}}r= 2⋅g⋅(ρp−ρf)9⋅η⋅v
dónde:
- rrr es el radio de Stokes (metros)
- η\etaη es la viscosidad del fluido (Pa·s)
- vvv es la velocidad terminal de la partícula (m/s)
- ggg es la aceleración de la gravedad (9.81 m/s²)
- ρp\rho_pρp es la densidad de la partícula (kg/m³)
- ρf\rho_fρf es la densidad del fluido (kg/m³)
Instrucciones de uso
Para utilizar la Calculadora de radio de Stokes:
- Introduzca la viscosidad del fluido en Pascal-segundos (Pa·s).
- Ingrese la velocidad terminal de la partícula en metros por segundo (m/s).
- Ingrese la diferencia de densidad entre la partícula y el fluido en kilogramos por metro cúbico (kg/m³).
- Haga clic en el botón "Calcular".
- El radio de Stokes de la partícula se calculará y se mostrará en metros (m).
Ejemplo
Supongamos que tenemos una partícula en un fluido con las siguientes propiedades:
- Viscosidad = 0.002 Pa·s
- Velocidad terminal = 0.1 m/s
- Diferencia de densidad = 50 kg/m³
Usando la calculadora:
- Introduzca 0.002 para viscosidad.
- Introduzca 0.1 para la velocidad terminal.
- Ingrese 50 para la diferencia de densidad.
- Haga clic en "Calcular".
- El radio de Stokes se calculará como aproximadamente 0.018 metros.
Preguntas Frecuentes
- ¿Cuál es el radio de Stokes?
- El radio de Stokes es el radio de una partícula esférica en un fluido, calculado en función de su velocidad terminal y las propiedades del fluido.
- ¿Por qué es importante el radio de Stokes?
- Ayuda a determinar el tamaño de las partículas en suspensión y a comprender su comportamiento en los fluidos.
- ¿Se puede utilizar el radio de Stokes para partículas no esféricas?
- La fórmula del radio de Stokes supone partículas esféricas. Para partículas no esféricas, es posible que se requieran cálculos o modelos diferentes.
- ¿Cuáles son las unidades del radio de Stokes?
- El radio de Stokes se mide en metros (m).
- ¿Cómo afecta la diferencia de densidad al radio de Stokes?
- Una mayor diferencia de densidad entre la partícula y el fluido da como resultado un radio de Stokes mayor.
- ¿Es el radio de Stokes lo mismo que el radio hidrodinámico?
- No, son diferentes. El radio hidrodinámico considera el tamaño total de la difusión de una partícula en un fluido, mientras que el radio de Stokes calcula específicamente el tamaño en función de la velocidad terminal.
- ¿Se puede utilizar el radio de Stokes en ciencias biológicas?
- Sí, se utiliza habitualmente para determinar el tamaño de macromoléculas y partículas en fluidos biológicos.
- ¿Cuál es la importancia de la velocidad terminal en el cálculo del radio de Stokes?
- La velocidad terminal indica la velocidad a la que una partícula cae a través de un fluido bajo gravedad, crucial para determinar su radio de Stokes.
- ¿La calculadora tiene en cuenta todos los factores que influyen en el tamaño de las partículas en los fluidos?
- La calculadora se centra en los parámetros básicos necesarios para el cálculo del radio de Stokes. Para aplicaciones específicas, es posible que sea necesario considerar factores adicionales.
- ¿Se puede medir experimentalmente el radio de Stokes?
- Sí, los métodos experimentales implican observar el comportamiento de las partículas en el flujo de un fluido y relacionarlo con sus propiedades y velocidades terminales.
Conclusión
La calculadora de radio de Stokes proporciona un método sencillo para determinar el tamaño de las partículas en fluidos en función de sus velocidades terminales y propiedades del fluido. Al utilizar la fórmula e ingresar los datos relevantes, los usuarios pueden obtener rápidamente el radio de Stokes, lo que facilita la investigación y el análisis en diversas disciplinas científicas.