Capítulo 1 - Conceitos e Definições Fenômenos de transporte Prof. Eng. Marcelo Silva, M. Sc.

1.1 Objetivo. Movimento Energia Massa Fenômenos

Conceitos e Definições da Mecânica e da Termodinâmicas 1.2 Introdução. Para estudar Fenômenos de Transporte Conceitos e Definições da Mecânica e da Termodinâmicas Propriedades dos Fluidos.

Macroscópico e Microscópico. 1.3 Macroscópico e Microscópico. A matéria tem uma estrutura molecular e existe, normalmente, em três estados: sólido, líquido e gasoso. O número de moléculas existentes em um volume macroscópico é enorme. Com um número grande de moléculas é praticamente impossível a descrição do comportamento macroscópico da matéria, como, por exemplo, o estudo do escoamento de um fluido, a partir do movimento individual de suas moléculas.

Interpretação Física do Resultado 1.4 Modelos em Engenharia. Fenômeno Físico (problema) Formulação e Modelagem (idealização e Aproximação) Solução do Modelo Interpretação Física do Resultado

O Modelo do Meio Contínuo e seus Limite de Validade. 1.5 O Modelo do Meio Contínuo e seus Limite de Validade. O conceito de meio contínuo é uma idealização da matéria. É um modelo para estudo de seu comportamento macroscópico em que se considera uma distribuição contínua de massa. A validade do modelo de meio contínuo das dimensões do sistema físico em estudo e do número de moléculas existentes no volume considerado. O modelo de meio contínuo tem validade somente para um volume macroscópico no qual existe um número muito grande de partículas, ou seja, tem como limite de validade o menor volume de matéria que contém um número suficiente de moléculas para manter a média estatística definida. As propriedades de um fluido, no modelo de meio contínuo, tem um valor definido em cada ponto do espaço, de forma que essas propriedades podem ser representadas por funções contínuas da posição e do tempo. A descontinuidade no valor de uma propriedade do sistema, determina o limite de validade do modelo do meio contínuo.

Massa Específica em um Ponto. 1.6 Massa Específica em um Ponto.

Volume Específico, Peso Específico e Densidade Relativa. 1.7 Volume Específico, Peso Específico e Densidade Relativa. O volume específico  é, por definição, o volume ocupado pela unidade de massa de uma substância. O peso específico  de uma substância é seu peso por unidade de volume. A densidade relativa d de uma substância A expressa o quociente entre a massa específica dessa substância A e a massa específica de uma outra substância B, tomada como referência.

Forças de Corpo e de Superfície. 1.8 Forças de Corpo e de Superfície. Força de Corpo ou de Campo As forças de corpo são aquelas que se manifestam através da interação de um campo e atuam SEM necessidade de um contato entre as superfícies dos corpos. Essas forças do corpo são proporcionais ao volume V dos corpos. Peso, devido ao campo gravitacional; Força Elétrica, devido a um campo elétrico; Força magnética, devido a um campo magnético. Força de Superfície ou de Contato As forças de superfície são aquelas que atuam sobre um sistema através do contato com as fronteiras do mesmo corpo. As forças de superfície são proporcionais à área da superfície sobre a qual atuam. Forças de atrito; Forças devidas à pressão; Forças devidas às tensões cisalhantes nos escoamentos.

1.9 Tensão em um Ponto.

Componentes da Tensão. Tensão Normal e Tensão Cisalhante. 1.10 Componentes da Tensão. Tensão Normal e Tensão Cisalhante.

1.11 Definição de Fluido. Fluido é uma substância que se deforma continuamente sob a ação de uma tensão cisalhante (tangencial), por menor que seja a tensão de cisalhamento aplicada. Os sólidos e os fluidos apresentam comportamentos diferentes quando submetidos a uma tensão cisalhante, pois as forças de coesão interna são relativamente grandes nos sólidos e muitos pequenas nos fluidos.

Algumas Propriedades dos Fluidos 1.12 Algumas Propriedades dos Fluidos Geralmente, os líquidos são incompressíveis (desde que não estejam submetidos a pressões muito elevadas), enquanto os gases são compressíveis. Os fluidos submetidos a esforços normais sofrem variações volumétricas finitas. Quando essas variações volumétricas são muito pequenas, considera-se os fluidos incompressíveis. Existindo tensão cisalhante, ocorre escoamento, ou seja, o fluido entra em movimento. Essa moldagem nos líquidos deve-se ao escoamento causado pela existência de componente cisalhante do peso dos elementos de volume do fluido. Os fluidos se moldam às formas dos recipientes que os contêm, sendo que os líquidos ocupam volumes definidos e apresentam superfícies livres, enquanto os gases se expandem até ocupar todo recipiente. Para um fluido em repouso, a tensão é exclusivamente normal, sendo seu valor chamado de pressão estática p que em um ponto, é igual em qualquer direção.

Fluido não-newtoniano 1.13 Fluidos Newtonianos Quando a tensão cisalhante aplicada é diretamente proporcional à taxa de deformação sofrida por um elemento fluido. Fluido newtoniano Quando a tensão cisalhante aplicada não é diretamente proporcional à taxa de deformação sofrida por um elemento fluido. Fluido não-newtoniano

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