PROPRIEDADE DOS FLUIDOS

PROPRIEDADE DOS FLUIDOS

1. Qualquer característica de um sistema é chamada de propriedade. Pressão P, a temperatura T, o volume V e a massa m, são exemplos

   • As propriedades intensivas são independentes da massa de um sistema, como temperatura, pressão e densidade.
   • As propriedades extensivas são valores que dependem do tamanho - ou extensão - do sistema.
   • As propriedades extensivas por unidade de massa são chamadas de propriedades específicas. Alguns exemplos de propriedade específicas são o volume específico (v=V/m) e a energia total específica (e = E/m)

2. A idealização do meio contínuo permite tratar as propriedades como funções pontuais e considerar que as propriedades variam continuamente no espaço sem saltos de descontinuidade.

3. A densidade é definida como massa por unidade de volume .

   • O inverso da densidade é o volume específico v, definido como volume por unidade de massa.
   • Ás vezes, a densidade de uma substância é dada de forma relativa à densidade de uma substância conhecida. Nesse caso, ela é chamada de gravidade específica ou densidade relativa, e é definida como a razão entre a densidade da substância e a densidade de alguma substância padrão
   • O peso de uma unidade de volume de uma substância é chamado de peso específico

4. POSTULADO DE ESTADO: O estado de um sistema compressível é completamente especificado por duas propriedades intensivas independentes

5. DENSIDADE DOS GASES IDEAIS

   • • • A constante do gás R é diferente para cada gás e é determinada pela expressão R=Ru/M
         • Ru é a constante universal dos gases que tem o valor de 8,314 KJ/Kmol * K = 1,986 Btu/lbmol * R e M é a massa molar do gás
   • Para gases ideais, a equação também pode ser descrita assim: PW = mRT ou PV = NRuT
   • Para uma massa fixa m, escrevendo a relação do gás ideal duas vezes e simplificando, são relacionadas entre si as propriedades de um gás ideal em dois estados diferentes

6. PRESSÃO DE VAPOR

   • Temperatura de saturação (Tsat) é a temperatura em que uma substância pura muda de fase;
   • Pressão de saturação (Psat) é a pressão sob a qual uma substância muda de fase.
   • Pressão de vapor Pv é a pressão exercida pelo vapor de uma substância pura em equilíbrio de fase com seu líquido numa dada temperatura.
     • A pressão de vapor de uma substância pura é igual a pressão de saturação.
   • Pressão parcial é a pressão de um gás ou vapor em uma mistura com outros gases.
     • Em um sistema em equilíbrio vapor e líquido, a pressão parcial do vapor é igual à pressão de vapor, e então o sistema é dito saturado.
     • A taxa de evaporação de corpos de água abertos, tais como lagos, é controlada pela diferença entre a pressão de vapor e a pressão parcial.

7. Está bem estabelecido que temperatura e pressão são propriedades dependentes para substâncias puras durante os processos de mudança de fase e há uma correspondência biunívoca entre temperaturas e pressões.

8. CAVITAÇÃO

   • Quando a pressão de um líquido nos sistemas de escoamento cair abaixo da pressão de vapor em alguns locais, ocorre a cavitação
   • As bolhas de vapor quebram-se à medida que são afastadas das regiões de baixa pressão, criando ondas de choque altamente destrutivas e com pressões extremamente altas

9. VISCOSIDADE

   • Viscosidade é a resistência interna de um líquido ao movimento.
   • Força de arrasto é a força que um fluido em movimento exerce sobre um corpo na direção do escoamento e sua intensidade depende, em parte, da viscosidade.
   • É definido que a taxa de deformação de um elemento fluido é equivalente ao gradiente da velocidade.
     • Para a maioria dos fluidos a taxa de deformação é diretamente proporcional à tensão de cisalhamento:
   • Fluidos newtonianos são fluidos nos quais a taxa de deformação é proporcional à tensão de cisalhamento. Sangue e plástico são exemplos de fluidos não newtonianos.
   • Viscosidade cinemática é a razão entre viscosidade dinâmica e densidade e é expressa como ν=µ/ρ. Unidades comuns são m2/s e stoke ( 1 stoke = 1cm2/s=0,0001m2/s)
   • • A viscosidade dos líquidos decresce e a dos gases aumenta com a temperatura

10. COEFICIENTE DE COMPRESSIBILIDADE

    • Os fluidos, geralmente, expandem-se quando são aquecidos ou despressurizados e contraem-se quando resfriados ou pressurizados. Duas de tais propriedades são o módulo de elasticidade K e o coeficiente de expansão volumétrica β
    • • pode ser expresso aproximadamente em termos de variações finitas
      • Observando que ∆v/v ou ∆p/p é adimensional, k deve ter unidade de pressão (Pa ou psi). Conclui-se, pois, que o coeficiente de compressibilidade de uma substância verdadeiramente incompressível (v = constante) é infinito.
      • o fluido com k grande é essencialmente incompressível
    • Pequenas variações na densidade dos líquidos podem ainda causar fenômenos nos sistemas de tubulação, tal como, o martelo hidráulico. As ondas acústicas produzidas na tubulação golpeiam as superfícies curvas e válvulas da tubulação à medida que se propagam e refletem ao longo da tubulação, fazendo com que a tubulação vibre e produza o som estridente.
    • A compressibilidade isotérmica de um fluido representa a mudança fracionária de volume ou densidade correspondente a uma variação unitária na pressão.

11. TENSÃO SUPERFICIAL

    • Tensão superficial é um efeito físico que ocorre na interface entre duas fases químicas. Ela faz com que a camada superficial de um líquido venha a se comportar como uma membrana elástica. Esta propriedade é causada pelas forças de coesão entre moléculas semelhantes, cuja resultante vetorial é diferente na interface.
    • EFEITO CAPILAR
      • Efeito capilar é a ascensão ou depressão de um líquido num tubo pequeno imerso no líquido. A superfície livre curva de um líquido num tubo capilar é chamada de menisco.
        • Ângulo de contato é a força que o ângulo que a tangente à superfície d líquido faz com a superfície sólida no ponto de contato
      • O valor da ascensão capilar num tubo circular é determinado pelo equilíbrio de forças da coluna líquida cilíndrica de altura h no tubo:

12. COEFICIENTE DE ESPANSÃO VOLUMÉTRICA

    • A densidade de um fluido, em geral, depende mais intensamente da temperatura do que da pressão
    • Coeficiente de expansão de volume é a variação da densidade de um fluido com a temperatura sob pressão constante.
      • • Um valor grande de β significa que o fluido possui uma grande variação de densidade com a temperatura.
        • o coeficiente de expansão de volume de um gás ideal (P = ρRT) à temperatura T é equivalente ao inverso da temperatura:
      • a variação da densidade com a temperatura é responsável por inúmeros fenômenos naturais tais como ventos, correntes nos oceanos, fumaça nas chaminés, a operação dos balões de ar quente, transferência de calor por convecção natura

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