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Disciplina:Física da Madeira Derivados1 materiais13 seguidores
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a

102 hecta h 10-21 zepto z

101 deka da 10-24 yocto y

1.5.2 Unidades Fundamentais

Em análise dimensional as unidades fundamentais são designadas por letras maiúsculas e quando

queremos referirmo-nos às unidades e não às grandezas físicas, o símbolo é inserido dentro de

parêntesis rectos. Assim, será, por exemplo:

   
   
 
 

2MLT

1





 








tt
m

t
Um

am
amF



sendo: F – força; a – aceleração; U – velocidade e t o tempo.

Tabela 1.2 Unidades Fundamentais

 Unidades

Grandeza Dimensões USCS SI

Comprimento L yard metro

Massa M kg

Psicrometria

1-10 Cap 1 – Revisão de Termodinâmica

 Unidades

Peso* F lb

Tempo T segundo segundo
* - As unidades de peso são usadas como unidades de massa nos U.S. para usos industriais e

comerciais.

Apesar da unidade fundamental no sistema USCS ser a yard (jarda), em AVAC usa-se normalmente

o pé - foot (ft) e a polegada – inch (in).

As equivalências dentro do mesmo sistema são:

Tabela 1.3 Unidades das grandezas fundamentais

USCS SI

 Comprimento

1 ft = 12 in

1 yd = 3 ft

1 mi = 5 280 ft

 1 metro (m) = 100 cm

1 km = 1 000 m

1 cm = 0.01 m

1 mm = 0.001 m

Peso Massa

1 pound (lb) = 16 ounces (oz)

1 (lb) = 7 000 grãos (gr)

2 000 = 1 ton

 1 kg = 1 000 g

1 mg = 0.001 g

1 000 kg = 1 ton m

 Tempo

60 sec = 1 min

60 min = 1 hora

24 horas = 1 dia

 O mesmo que em USCS

Tabela 1.4 Algumas equivalências entre unidades dos dois sistemas

SI para USCS USCS para SI

 Comprimento

1 m = 39.37 in

 = 3.28 ft

 = 1.094 yd

1 cm = 0.394 in

1 mm = 0.0394 in

1 km = 0.921 mi

 = 3 280 ft

 1 yd = 0.914 m

1 ft = 30.48 cm

 = 0.3048 m

1 in = 2.54 cm

 = 25.4 mm

1 mi = 1.61 km

Psicrometria

Cap 1 – Revisão de Termodinâmica 1-11

SI para USCS USCS para SI

 Massa

1 kg = 2.205 lb

1 g = 0.0353 oz

1 mg = 0.0154 gr

 1 lb = 0.4536 kg

 = 453.6 g

1 oz = 28.35 g

1 gr = 65 mg

 = 0.065 g

1 ton = 907 kg

1.5.3 Unidades derivadas

A maior parte das unidades usadas em ar condicionado são derivadas das unidades fundamentais

descritas anteriormente.

Iremos apresentar as mais importantes para AVAC, apresentando só as bases e não os múltiplos e

submúltiplos

Área – A:

Comprimento x comprimento = L x L = L2

Unidades: USCS: pé quadrado (sq ft ou ft2) e polegada quadrada (sq in ou in2)

 SI: m2

Volume – V:

Comprimento x comprimento x comprimento = L x L x L = L3

Unidades: USCS: ft3 ou cu ft ou cf

 SI: m3

O litro = 10-3 m3 também é muito utilizado em condicionamento de ar.

Velocidade – u:

Comprimento sobre o tempo = L x T-1 = LT-1

Unidades: USCS: fps ou ft sec-1 e fpm ou ft min-1

 SI: m s-1

Aceleração: a

Velocidade sobre o tempo = LT–1 x T–1 = LT–2

Unidades: USCS: ft sec-2

 SI: m s-2

Psicrometria

1-12 Cap 1 – Revisão de Termodinâmica

Caudal volúmico: V

Nota: Toda a grandeza que varie por unidade de tempo é representada com um ponto em cima.

Volume sobre o tempo = L3 x T–1= L3T–1

Unidades: USCS: ft3 sec-1

 SI: m3 s-1

Caudal mássico: m

Massa sobre o tempo = M x T–1= MT–1

Unidades: USCS: slug sec-1

 SI: kg s-1

Força (peso) – F (P):

(O peso é um caso particular da força. É a força a que está sujeita a massa de 1 kg quando sobre a
aceleração da gravidade g= 9.81 m/s2.)

Massa x aceleração = M x LT–2 = MLT–2

Unidades: USCS: pounds, ounces e grains

 SI: 1 N (newton) = 1 kg x 1 m s-2

Pressão - p:

Força sobre área = MLT–2 X L-2

Unidades: USCS: pound per square inch (lb in-2 ou psi)

 SI: 1 Pa (pascal) = 2m1
N1 =1 N m-2

Massa volúmica (específica) - :
Massa sobre volume = M x L-3

Unidades: USCS:

 SI: kg m-3

Peso específico - 
Peso sobre volume = M LT–2 x L-3 = MLT–5

Unidades: USCS: lb ft-3

 SI: N m-3

Densidade – d:

Número adimensional que compara a massa especifica de uma substância com uma de referência.

Referência: sólidos e líquidos: água à pressão atmosférica normal e a 4ºC - = 1 000 kg m-3
 gases: ar nas mesmas condições de pressão e temperatura.

Psicrometria

Cap 1 – Revisão de Termodinâmica 1-13

Trabalho – W:
Força x comprimento = M LT–2 x L = ML2T-2

Unidades: USCS: foot. pound (ft.lb)

 SI: 1 J (joule) = 1 N x 1 m

Energia – W:

Capacidade para realizar trabalho. Exprime-se nas mesmas unidades do trabalho.

Calor – Q:

Forma de energia. Exprime-se nas mesmas unidades da energia.

Potência – W :

Trabalho realizado sobre o tempo = ML2T-2 x T–1 = ML2T–3

Unidades: USCS: foot. pond per sec (ft.lb sec-1)

 1 hp (horse power) = 33 000 ft.lb min-1 = 550 ft.lb sec-1

 SI: 1 W (watt) =
s1
J1

1.6 DESENVOLVIMENTO DOS CONCEITOS DE PRESSÃO, CAUDAL,
ENERGIA E CALOR.

1.6.1 Pressão

Existem duas escalas de temperatura: a absoluta e a relativa. É necessário saber distinguir entre

elas. A figura seguinte ilustra a relação existente.

Comecemos por considerar a pressão hidrostática:

A pressão num ponto A dum corpo mergulhado num líquido de massa específica  (kg m-3) e a uma
altura h (m) da superfície livre é p =  g h, onde g é a aceleração da gravidade em m s-2, virá a
pressão em pascal (Pa), unidade do SI (ver Fig 1-11).

Como a aceleração da gravidade é considerada constante, se soubermos qual o fluido que tem a

coluna h, podemos dizer que a pressão num determinado ponto são h metros de coluna do fluido X.

Psicrometria

1-14 Cap 1 – Revisão de Termodinâmica

pressão atmosférica

va
lo

re
s

ne
ga

tiv
os

va
lo

re
s

po
si

tiv
os

se
m

pr
e

va
lo

re
s

po
si

tiv
os

vácuo absoluto

escala absoluta escala relativa

1.013 x 10 Pa
1 atm

760 mm de mercúrio

5

- 1.013 x 10 Pa5

0 Pa

prp = p + pa r atm

0 Pa
Fig 1-10 Pressões absoluta e relativa

Concretizando. Na Fig 1-10 escrevemos que a pressão atmosférica era de 760 mm de mercúrio.

Poder-se-á pensar que como milímetro é uma unidade de comprimento, esta indicação estaria

errada. Tal não acontece pois a seguir está indicado o fluido mercúrio do qual sabemos que a massa

específica é 13 600 kg m-3.

A

h p = g hA 

Fig 1-11 Pressão hidrostática

Assim é: patm = 13 600 x 9.81 x 760 x 10-3 = 1.013 x 105 Pa

Nunca esquecer de mencionar o fluido.

Em ventilação, sendo as pressões muito pequenas é normalmente utilizada a unidade de pressão

mm de coluna de água (mm ca).

O mesmo se passa com as unidades USCS.

É de referir ainda, o aparecimento da libra por polegada quadrada (pound per square inch) de 3

Psicrometria

Cap 1 – Revisão de Termodinâmica 1-15

formas diferentes. São elas:

 psi – pressão relativa
 psia – pressão absoluta
 psig – pressão diferencial (gauge)

Em AVAC é normal utilizar as pressões relativas pois a pressão atmosférica encontra-se sempre dos

dois lados das instalações com sentidos opostos, anulando-se.

1.6.2 Caudal

Sendo em AVAC a movimentação do ar quente ou frio o responsável pela climatização, o

conhecimento do caudal volúmico e mássico é bastante importante.

Como já atrás referido é o caudal volúmico
VV
t

 o volume transportado por unidade de tempo.

Sabe-se por outro lado que
m m
V V

    . Será então m V  e finalmente o caudal mássico é

V mm
t t

 

1.6.3 Energia e calor

Já vimos anteriormente que as unidades de energia se confundem com as de trabalho e vice-versa.

No entanto no estado actual das coisas em AVAC ainda é necessário distinguir algumas unidades