Fenômenos de Transporte I Aula teórica 04

Apresentação em tema: "Fenômenos de Transporte I Aula teórica 04"— Transcrição da apresentação:

1 Fenômenos de Transporte I Aula teórica 04
UNIVERSIDADE FEDERAL DE CAMPINA GRANDE Centro de Ciências e Tecnologia Agroalimentar Unidade Acadêmica de Ciências e Tecnologia Ambiental Fenômenos de Transporte I Aula teórica 04 Professora: Érica Cristine ) Curso: Engenharia Ambiental e de Alimentos

2 Propriedades dos Fluidos

3 VIMOS QUE: A viscosidade é zero ou desprezível e o fluido é incompressível Fluido ideal OU PERFEITO O que significa fluido incompressível? É aquele cujo volume não varia com a pressão

4 Fluidos incompressíveis
Os líquidos geralmente são considerados incompressíveis, pois, o volume V de uma amostra de líquido de massa m é praticamente independente da pressão, o que leva a uma massa específica constante ρ=m/V=cte Já os gases, são fortemente compressíveis, sendo sua massa específica dependente da pressão. Quando a relação entre a pressão e a massa específica é constante (p/ρ=cte), o gás é denominado de perfeito ou ideal.

5 Gás ideal ou perfeito É aquele que obedece à seguinte lei de estado:
p=ρRT Onde: p=pressão absoluta (Pa) ρ=massa específica (kg/m³) R=constante do gás (Rar=287m.N/Kg.K) T=temperatura absoluta (K) Obs.: R pode ser obtida por: R=8312/M m.N / Kg.K Onde M é a massa molecular do gás

6 Fluido perfeito: Não tem viscosidade e é incompressível
Não confunda! Fluido perfeito: Não tem viscosidade e é incompressível Gás perfeito: Tem viscosidade e é compressível

7 Módulo de Elasticidade Volumétrica
Já vimos que: Na maioria das aplicações, os líquidos podem ser considerados incompressíveis Mas: Nas situações onde existem variações bruscas ou elevadas na pressão, a compressibilidade dos líquidos torna-se importante

8 Módulo de Elasticidade Volumétrica
Usualmente, a compressibilidade de um líquido é expressa pelo seu Módulo de Elasticidade Volumétrica P +dP Para um aumento de pressão de P para P+dP o volume do fluido diminui de V para V-dV V -dV

9 Módulo de Elasticidade Volumétrica
Ou seja, para um acréscimo de pressão ocorrerá um decréscimo de volume vice-versa Estabelece-se a relação Módulo de elasticidade volumétrica: Unidades de pressão

10 Pressão de Vapor De acordo com a teoria cinética molecular as moléculas são dotadas de energia suficiente para romper as forças de atração intermoleculares Por isto, são capazes de movimentar-se no interior da porção líquida em que se encontram imersas As forças de atração intermoleculares conseguem ainda mantê-las ligadas à porção líquida Por essa razão, os líquidos possuem a forma dos recipientes que os contém, mas seus volumes são praticamente constantes

11 Pressão de Vapor Se deixarmos certa porção de líquido dentro de um recipiente, algumas de suas moléculas conseguirão, em certos instantes, obter velocidade, direção e sentido adequados e serão capazes de vencer as forças de atração intermoleculares Evidentemente com o passar do tempo, todas as moléculas líquidas terão adquirido tais condições e o líquido evaporar-se-á completamente

12 Pressão de Vapor Se o recipiente estiver tampado as moléculas de vapor passarão a bombardear as paredes do recipiente, a tampa e a interface ar-líquido Determinadas moléculas conseguirão em certos instantes, obter velocidade, direção e sentido adequados e serão capazes de penetrar a interface ar-líquido, retornando, então ao estado líquido

13 Pressão de Vapor Após certo tempo, o número de moléculas que passa do estado líquido para o estado de vapor será igual ao número de moléculas que passa do estado de vapor para o estado líquido Atinge-se então o equilíbrio dinâmico A pressão resultante dos choques entre as moléculas de vapor com as paredes do recipiente, sua tampa e a superfície líquida denominamos pressão de vapor PRESSÃO DE VAPOR: é a pressão parcial exercida no ambiente devido a presença das moléculas de vapor

14 Pressão de Vapor Quanto maior a temperatura, maior será a pressão de vapor do líquido. Quando a pressão de vapor do líquido torna-se igual à pressão reinante sobre a superfície líquida, o líquido entra em ebulição Isto significa que as forças de atração intermoleculares não são mais capazes de segurar as moléculas líquidas.

15 Pressão de Vapor Existem duas formas de fazer com que um líquido entre em ebulição: Aumentar a temperatura, aumentando a energia cinética das moléculas e, portanto aumentando a pressão de vapor: quando a pressão de vapor do líquido atingir a pressão reinante sobre sua superfície = ebulição; Diminuir a pressão reinante sobre a superfície do líquido: quando essa pressão atingir a pressão de vapor do líquido=ebulição

16 Pressão de Vapor x Cavitação

17 Pressão de Vapor x Cavitação
Em muitas situações, no escoamento de líquidos, é possível que pressões bastante baixas apareçam em certas regiões do sistema Em tais circunstâncias, as pressões podem ser iguais ou menores que a pressão de vapor Quando isso ocorre, o líquido se evapora muito rapidamente

18 Pressão de Vapor x Cavitação
Uma bolsa de vapor (ou cavidade), que se expande rapidamente, é formada e normalmente se desloca do seu ponto de origem e atinge regiões do escoamento onde a pressão é maior que a pressão de vapor  ocorre então, o colapso da bolsa OU SEJA: Cavitação é o fenômeno de formação e extinção de bolhas de vapor!!!

19 Pressão de Vapor x Cavitação
A cavitação afeta o desempenho das bombas e turbinas hidráulicas e pode erodir partes metálicas

20 E a panela de pressão?

21 E a panela de pressão? Na panela de pressão, o vapor de água formado não se dissipa facilmente para o ambiente, desta maneira, a pressão interna da panela aumenta, podendo chegar a 2atm. Nesta temperatura a água ferve a aproximadamente 120°C Em temperatura ambiente a água ferve a aproximadamente 100°C, dependendo da altitude. A pressão atmosférica a nível do mar é de 1 atm.

22 E a panela de pressão? Ou seja, como aumenta a pressão reinante sobre a superfície do líquido, e como um líquido só evapora quando a pressão de vapor atinge a pressão reinante, o líquido consegue atingir uma temperatura muito maior, fazendo com que os alimentos cozinhem mais rápido.

23 Você pesquisou sobre o lagarto basilisco?
Popularmente conhecido como lagarto Jesus Cristo

24 Tensão Superficial É a tensão que se desenvolve na interface entre um líquido e um gás, ou entre dois líquidos imiscíveis; A origem da tensão superficial está nas forças intermoleculares do líquido que faz com que se crie uma espécie de membrana elástica em sua superfície.

25 Tensão Superficial A questão da molhabilidade dos líquidos se explica pela diferença entre as forças de atração moleculares do líquido entre si (forças de coesão) e as forças de atração do líquido pelo sólido em contato com o líquido (forças de adesão). A superfície livre de um líquido tende sempre a se contrair, de maneira que sua área seja a menor possível

26 Tensão Superficial OU SEJA: TENSÃO SUPERFICIAL é a propriedade do líquido que possibilita insetos andar sobre a superfície do líquido e por as gotas de líquido adquirirem forma esférica. A tensão superficial é ocasionada por as moléculas da superfície dos líquidos sofrerem uma maior força de fora para dentro dos líquidos.

27 Tensão Superficial

28 Tensão Superficial x Capilaridade
CAPILARIDADE: é o nome dado ao fenômeno de um líquido se elevar num tubo capilar que está parcialmente imerso no líquido. A elevação capilar depende da tensão superficial e da relação entre a adesão e coesão do líquido. Um líquido que molha o sólido (menisco < 90º) tem uma adesão maior que a coesão, neste caso, observa-se que o líquido sobe pala parede co capilar.

29 Tensão Superficial x Capilaridade
Na engenharia, provavelmente o efeito mais importante da tensão superficial é a criação de um menisco curvo nos tubos de leitura de manômetros ou barômetros, causando a (normalmente indesejável) ascensão (ou depressão) capilar

30 Tensão Superficial x Capilaridade

31 Tensão Superficial x Capilaridade

32 Tensão Superficial x Capilaridade
Outra aplicação prática para engenheiros civis é o de infiltrações que podem ocorrer a partir de fundações prediais