Prof. Klecius Celestino Aula 6: Definição e Propriedades de Fluidos (continuação):Viscosidade e tipos de viscosidade, equação de estado dos gases; pressão hidrostática. Prof. Klecius Celestino

Revisando aula passada.

LÍQUIDOS E GASES (FLUIDOS): SE DEFORMAM CONTINUAMENTE QUANDO SUBMETIDO À AÇÃO DE UMA TENSÃO DE CISALHAMENTO. OU SEJA, ELES ESCOAM. dv x F = cte ( V = ) dA FLUIDOS LÍQUIDOS X FLUIDOS GASOSOS -  FORÇAS COESIVAS - OCUPA VOLUME DEFINIDO - ASSUME FORMA DO RECIPIENTE -  FORÇAS COESIVAS - NÃO OCUPA VOLUME DEFINIDO

HIPÓTESE DO CONTÍNUO:  OS FLUIDOS PODEM GERALMENTE SER TRATADOS COMO MEIOS CONTÍNUOS, OU SEJA, NÃO EXISTEM VAZIOS NO SEU INTERIOR;  EM UM MEIO CONTÍNUO, CADA PROPRIEDADE DO FLUIDO É CONSIDERADA COMO TENDO UM VALOR DEFINIDO EM CADA PONTO DO ESPAÇO. DESTA FORMA AS PROPRIEDADES DOS FLUIDOS (TEMPERATURA, VELOCIDADE, MASSA ESPECÍFICA,,...) SÃO CONSIDERADAS FUNÇÕES CONTÍNUAS DO ESPAÇO E DO TEMPO, OU SEJA, VARIAM CONTINUAMENTE DE UM PONTO A OUTRO.

Propriedades dos fluidos Pressão média (P) e Tensão de cisalhamento média(𝜏) Massa específica (ρ) Peso específico (𝛾) Peso específico relativo ou densidade relativa( 𝛾 𝑟 )

Viscosidade É a propriedade dos fluidos responsável pela resistência à deformação (atrito interno). É a medida da resistência interna ou fricção interna de uma substância ao fluxo quando submetida a uma tensão. Quanto mais viscosa a massa, mais difícil de escoar e maior o seu coeficiente de viscosidade.

Esta força F dá origem a uma força de mesma intensidade, porém em sentido contrário, a força de cisalhamento, que existe somente devido às forças de coesão do fluido com as paredes da placa e entre as camadas de fluido. A força de cisalhamento dá origem a um gradiente de velocidade 𝒅𝒗 𝒙 𝒅𝒚

𝒅𝒗 𝒙 𝒅𝒚

Supondo que não haja deslizamento do fluido nas paredes das placas, a velocidade do fluido será igual a zero na placa inferior e igual a u na placa superior. Também lembrando da aula passada que tensão de cisalhamento é 𝜏= 𝐹 𝜏 𝐴

Fluido Newtoniano τ=𝜇 𝑑𝑣 𝑥 𝑑𝑦 Podemos afirmar que a relação entre a tensão de cisalhamento (força de cisalhamento x área) e o gradiente local de velocidade é definida através de uma relação linear, sendo a constante de proporcionalidade, a viscosidade do fluido. Assim, todos os fluidos que seguem este comportamento são denominados fluidos newtonianos. τ=𝜇 𝑑𝑣 𝑥 𝑑𝑦 µ - Esta constante de proporcionalidade chamamos de viscosidade absoluta

Viscosidade absoluta (µ) As unidades utilizadas da viscosidade absoluta Viscosidade absoluta (µ) Sistema SI Pa.s (N.s.m-2) CGS Poise = 1g.cm-1.s-1

Viscosidade absoluta (µ) e Viscosidade Cinemática (𝜐) Na mecânica dos fluidos, a razão entre a viscosidade absoluta e a massa específica, surge com muita frequência e esta razão é chamada de viscosidade cinemática 𝜈= 𝜇 𝜌 A viscosidade cinemática é dada pelas unidades no SI m2.s A viscosidade é medida pelo equipamento denominado VISCOSÍMETRO

τ=𝜇 𝑑𝑣 𝑥 𝑑𝑦 FLUIDOS NEWTONIANOS:  COMPORTAM-SE DE ACORDO COM A EQUAÇÃO τ=𝜇 𝑑𝑣 𝑥 𝑑𝑦 20000 40000 60000 80000 100000 50 100 150 200 SOLUÇÕES DE SACAROSE ÁGUA GASOLINA MERCÚRIO Tensão de Cisalhamento (Pa) Taxa de Deformação (s)-1

VISCOSIDADE =DINÂMICA DE ALGUNS FLUIDOS NEWTONIANOS A 20C (cP):

 VARIÁVEIS QUE AFETAM A VISCOSIDADE: NATUREZA FÍSICO-QUÍMICA DA SUBSTÂNCIA; 2) TEMPERATURA: 3) PRESSÃO: PARA PRESSÕES PRÓXIMAS À ATMOSFÉRICA, A VARIAÇÃO DA VISCOSIDADE COM A PRESSÃO PODE SER CONSIDERADA DESPREZÍVEL PARA FLUIDOS LÍQUIDOS. NO CASO DOS FLUIDOS GASOSOS, DEVEMOS CONSIDERAR A VARIAÇÃO DA VISCOSIDADE DINÂMICA COM A PRESSÃO; 4) TENSÃO DE CISALHAMENTO: INFLUENCIA NA VISCOSIDADE DE UMA VARIEDADE DE LÍQUIDOS, ONDE UM AUMENTO NA TENSÃO PODE RESULTAR EM UM AUMENTO OU DIMINUIÇÃO DA VISCOSIDADE DINÂMICA DE UM FLUIDO; 5) TEMPO DE APLICAÇÃO DO CISALHAMENTO: A DURAÇÃO DO CISALHAMENTO EM CERTAS SUBSTÂNCIAS PODE AUMENTAR OU DIMINUIR A SUA VISCOSIDADE.

Equação de estado dos gases

FLUIDOS COMPRESSÍVEIS:  QUANDO O FLUIDO NÃO PODE SER CONSIDERADO INCOMPRESÍVEL E AO MESMO TEMPO HOUVER EFEITOS TÉRMICOS: - EQUAÇÕES DE ESTADO: - SUPONDO GÁS PERFEITO: - PARA MUDANÇA DE ESTADO DE UM GÁS:

Lei de Pascal “A pressão num ponto de um fluido em repouso é a mesma em todas as direções”. Figura 1

Equação básica da estática dos fluidos (pressão hidrostática) Ver demonstração do professor.