Introdução a Fenômenos de...
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Fenômenos de TransporteIntrodução a Fenômenos de Transporte
Prof. Dr. Felipe Corrêa
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Introdução a Fenômenos de Transporte
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Fenômenos de Transporte
Refere-se ao estudo sistemático e unificado datransferência de quantidade de movimento, energia ematéria.
Mecânica dos Fluidos
Transferência de Calor
Transferência de Massa
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Propriedades e grandezas relativas aos fluidos
• Sistema de unidades.
• Definição de fluido.
• Peso e massa específica.
• Densidade. Viscosidade.
• Tensão superficial.
• Capilaridade
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UNIDADES DE MEDIDA: Unidades básicas do sistemas Internacional (SI)
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Unidades Derivadas
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Unidades Derivadas com Nomes e Símbolos e Especiais
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CONVERSÃO DE UNIDADES
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CONVERSÃO DE UNIDADES
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Tabela de Conversão de Unidades
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Para representar os estados de equilíbrio de uma substância pura são necessárias três dimensões: Volume, Pressão e Temperatura
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Plano de ensino de Fenômenos de Transporte
Definição de fluido
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Plano de ensino de Fenômenos de Transporte
Fluido é uma substância quetem a capacidade de escoar.Quando um fluido ésubmetido a uma forçatangencial, deforma-se demodo contínuo, ou seja,quando colocado em umrecipiente qualquer, o fluidoadquire o seu formato.
Definição de fluido
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DIVISÃO DOS FLUIDOS: Líquidos
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DIVISÃO DOS FLUIDOS: Gases
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Tipos de Fluidos
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Tipos de Fluidos
• Fluidos newtonianos
• Fluidos não newtonianos independentes do
tempo
• Fluidos não newtonianos dependentes do
tempo
• Viscoelásticos
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Propriedades dos fluidos
• Massa específica
• Peso específico
• Peso específico relativo
• Viscosidade
• Tensão superficial
• Capilaridade
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Propriedades dos fluidos
Massa específica
Peso específico
Peso específico relativo
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Tabela de propriedades de fluidos
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Viscosidade
• A viscosidade de um fluido é a propriedadeque determina o grau de sua resistência auma força de cisalhamento. Esta é decorrenteda interação entre as moléculas dos fluidos.
• Viscosidade dinâmica
• Viscosidade cinemática
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Viscosidade dinâmica
• A viscosidade dinâmica (μ) é o coeficiente de
proporcionalidade entre a tensão de
cisalhamento e o gradiente de velocidade. O
seu significado físico é a propriedade do fluido
através da qual ele oferece resistência às
tensões de cisalhamento. Os fluidos que
apresentam esta relação linear entre a tensão
de cisalhamento e a taxa de deformação são
denominados newtonianos
e representam a maioria dos fluidos.
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Viscosidade de fluidos
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Viscosidade de fluidos
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Viscosidade dinâmica
𝝁 =𝝉
𝒅𝒗/𝒅𝒚=
𝑻𝒆𝒏𝒔ã𝒐 𝒅𝒆 𝒄𝒊𝒔𝒂𝒍𝒉𝒂𝒎𝒆𝒏𝒕𝒐
𝑻𝒂𝒙𝒂 𝒅𝒆 𝒅𝒆𝒇𝒐𝒓𝒎𝒂çã𝒐 𝒑𝒐𝒓 𝒄𝒊𝒔𝒂𝒍𝒉𝒂𝒎𝒆𝒏𝒕𝒐
Unidades de viscosidade nos sistemas de unidade mais comuns são:
CGS : 𝜇 poise = dina x s/ cm2
MK*S: 𝜇 𝑘𝑔𝑓 𝑥𝑠
𝑚2
SI : 𝜇 N x s/m2
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Viscosidade
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Viscosidade cinemática
𝒗 =𝝁
𝝆= 𝒗𝒊𝒔𝒄𝒐𝒔𝒊𝒅𝒂𝒅𝒆 𝒅𝒊𝒏𝒂𝒎𝒊𝒄𝒂
𝒎𝒂𝒔𝒔𝒂 𝒆𝒔𝒑𝒆𝒄𝒊𝒇𝒊𝒄𝒂
Unidades de viscosidade nos sistemas de unidade mais comuns são:
CGS : 𝑣 = 𝑠𝑡𝑜𝑘𝑒𝑠 =𝑐𝑚²
𝑆
MK*S e SI : 𝑣 =𝑚²
𝑠
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Viscosidade
Fluido Comportamento Fenômeno
Líquidos A viscosidade diminui com
a temperatura.
Observa-se um pequeno
espaçamento entre moléculas
pequeno e ocorre a redução da
atração molecular com o
aumento da temperatura
Gases A viscosidade aumenta
com a temperatura.
Observa-se um grande
espaçamento entre
moléculas e ocorre o aumento
do choque entre moléculas
com o aumento da temperatura.
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A tensão superficial é uma grandeza física decorrente
de forças de atração moleculares. Uma partícula
líquida, em consequência de forças de atração entre as
moléculas e sem o efeito de outras forças que não essa
atração molecular, toma uma forma esférica. Pode ser
definida como uma força contrativa que opera no
perímetro da superfície livre para o ar e que tende
a comprimi-la.
Tensão superficial
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A tensão superficial de um líquido representa o
trabalho que ser executado para trazer do interior
do líquido uma quantidade de moléculas para
formar uma nova unidade de área daquela
superfície.
𝜎 =∆𝐹
∆𝐿
Tensão superficial
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Capilaridade
R R
r
LF .
L
LF .
p
Rp
2
p = pressão interna sob a superfície côncava = “tensão”
a
acos.Rr
(força contrátil)
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Capilaridade
atmP
atmPpghPP atm
P
atmatm PpghP
ghr
ghR
ghp
a
cos
2
2
rgh
..
cos..2
a
h
p
1dinas.cm9,71
vidro)x(água100 0a3g.cm1 w
-2cm.s981g
cmh
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Exercício 1
• A massa específica de uma determinada
substância é igual a 740 kg/m³, determine o
volume ocupado por uma massa de 500 kg,
625 kg e 765 kg dessa substância.
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• Um reservatório cilíndrico possui de base igual
a 2 m e altura de 4 m, sabendo que o mesmo
está totalmente preenchido com gasolina (720
kg/m³), determine a massa de gasolina presente
no reservatório.
Exercício 2
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• Sabe-se que 400 kg de um líquido ocupa um
reservatório com volume de 1500 L, determine
a sua massa específica, seu peso específico e
peso específico relativo. Dados:
= 10000 N/ m³; g = 10 m/s².
Exercício 3
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• Determine o peso específico relativo e a massa
de mercúrio presente em uma garrafa de 2 L.
Dados g: 10 m/s².
Exercício 4
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Exercício 5
• Enquanto que, nos líquidos, a viscosidade
decresce com o aumento da temperatura, nos
gases ocorre o contrário. Explique o porquê.
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• Duas placas planas paralelas estão situadas
a 3 mm de distância. A placa superior move-se
com velocidade de 4m/s, enquanto que a inferior
está imóvel. Considerando que um óleo (ν =
0,15 stokes e ρ = 905 kg/m³ ) ocupa o espaço entre
elas, determinar a tensão de cisalhamento que
agirá sobre o óleo.
Exercício 6
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Grato pela atenção
Prof. Dr. Felipe Corrêa