2 - FT - Propriedades 2

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AULA PRÁTICA – 2 
PROPRIEDADES FUNDAMENTAIS DOS FLUIDOS 
 
 
1) - M A S S A E S P E C Í F I C A ( ρρρρ ) OU DENSIDADE ABSOLUTA (ρ ). 
 
 - É o quociente entre a Massa do fluido e o Volume que contém essa massa. 
 
 m 
 ρρρρ = ---------- 
 V 
 
 onde: ρ = massa específica 
 m = massa do fluido 
 V = volume correspondente do fluido 
 
SISTEMA: UNIDADE: 
Sist. Internacional ( S.I.). kg / m3 
Sist. Técnico UTM / m3 ou kgf s2 / m4 
 
 
Exemplos: a) massa específica da Água ( 4° C ) 
 
 ρ = 1 g / cm3 ( Sistema C.G.S. ) 
 ρ = 1.000 kg / m3 ( Sistema Internacional – S.I. ) 
 ρ = 101,94 UTM / m3 ou kgf s2 / m4 ( Sistema Técnico ) 
 
b) massa específica do Mercúrio (Hg) 
 
ρ = 13.595,1 kg / m3 ( Sistema Internacional – S.I. ) 
 ρ = 1.385,84 UTM / m3 ou kgf s2 / m4 (Sistema Técnico ) 
 
 
 
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2) - P E S O E S P E C Í F I C O ( γγγγ ) 
 
- É o quociente entre o PESO de um dado fluido e o VOLUME que o contém. 
 
 W 
 γγγγ = ----------- 
 V 
 
 onde: γ = peso específico 
 W = peso do fluido 
 V = volume correspondente do fluido 
 
SISTEMA: UNIDADE: 
Sist. Internacional ( S.I.). N / m3 
Sist. Técnico kgf / m3 
 
 
Exemplos: a) peso específico da Água ( 4° C ): 
 
 γ = 9.806,65 N / m3 ( Sistema Internacional – S.I. ) 
 γ = 1.000 kgf / m3 ( Sistema Técnico ) 
 
 
b) peso específico do Mercúrio ( Hg): 
 
γ = 133.368 N / m3 (Sistema Internacional – SI) 
 
 γ = 13.595,1 kgf / m3 ( Sistema Técnico ) 
 
 
OBSERVAÇÃO: 
 W m. g 
 γ = --------- = --------- 
 V V 
 
 m 
 mas, ρ = --------- 
 V 
 
 portanto, γγγγ = ρρρρ g 
 
 
 
 3 
 
3) – DENSIDADE RELATIVA OU D E N S I D A D E (δδδδ): 
 
 - É a relação entre a Massa específica ( ρρρρ ) de uma substância e a Massa 
específica ( ρρρρ1 ) de outra substância, tomada como referência: 
 
 ρρρρ 
 δδδδ = ----------- 
 ρρρρ1 
 
 onde: 
δ = Densidade (adimensional). 
ρ = Massa específica do fluido em estudo. 
ρ1 = Massa específica do fluido tomado como referência. 
 
 - Adota-se a mesma unidade para ρρρρ e ρρρρ1 
 
 Portanto, δδδδ é um número ( desprovido de unidade). 
 
 - A referência adotada para os líquidos é a ÁGUA a 4°C: 
 
 ρ1 = 1.000 kg / m3 ( Sistema Internacional – S.I. ) 
 ρ1 = 101,94 UTM / m3 ou kgf s2 / m4 ( Sistema Técnico g= 9.81m/s2) 
 
 
Substância: DENSIDADE (δδδδ) : 
Álcool etílico 0,80 
Petróleo 0,88 
Óleo Díesel 0,82 a 0,96 
ÁGUA (Destilada) 1,0 
ÁGUA do Mar (Salgada) 1,02 a 1,03 
Melado 1,40 a 1,50 
Tetracloreto de Carbono 1,59 
MERCÚRIO 13,6 
 
 
 
 
 
 
 
 
 4 
4) – V I S C O S I D A D E ( ATRITO INTERNO): 
 
- É a propriedade dos fluidos responsável pela resistência ao deslocamento 
(deformação). 
Exemplo: Óleo lubrificante escoa mais lentamente que a água ou álcool. 
 
IMPLICAÇÃO: 
 
- Em conseqüência da viscosidade, o escoamento de fluidos dentro das canalizações 
somente se verifica com “ PERDA “ de energia, perda essa designada por “ PERDA DE 
CARGA” (Figura-1) 
 
COEFICIENTE DE VISCOSIDADE DINÂMICA ( µ ) 
 
SISTEMA: UNIDADE: 
Sist. Internacional ( S.I.). N s/ m2 ou kg / m s 
Sist. Técnico kgf s/ m2 
 
COEFICIENTE DE VISCOSIDADE CINEMÁTICO ( ν ) 
 µµµµ 
 νννν = --------- 
 ρρρρ 
 
SISTEMA: UNIDADE: 
Sist. Internacional ( S.I.). m2 / s 
Sist. Técnico m2 / s 
 
 - A viscosidade é medida pelo equipamento denominado VISCOSÍMETRO. 
 
 
5) – C O E S Ã O: 
 
 - É uma pequena força de atração entre as moléculas do próprio líquido (atração 
eletroquímica). 
 
 - A formação da gota d’água é devida à coesão (Figura-2). 
 
 - Essa propriedade é que permite às moléculas fluídas resistirem a pequenos esforços de 
tensão. 
 
 
 
 
 
 
 
 5 
6) – A D E S Ã O: 
 
 Quando um líquido está em contato com um sólido, a atração exercida pelas moléculas 
do sólido pode ser maior que a atração existente entre as moléculas do próprio líquido (coesão) 
(Figura-3). 
 
 
 
7) – T E N S Ã O S U P E R F I C I A L (σσσσ s) e C A P I L A R I D A D E: 
 
 - Na superfície de contato entre dois fluidos não micíveis (fluidos que não se misturam, 
como por exemplo: água e ar), forma-se uma película elástica capaz de resistir a pequenos 
esforços (Figura-4). 
 
FIGURA - 4 Ilustração da Tensão Superficial. 
 
 
 
 
 - A tensão superficial é a força de coesão necessária para formar a película. 
 
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 DIMENSÃO: F / L UNIDADE: 
 sistema técnico: kgf/m 
 S.I.: N / m 
 
 Exemplo: a) Ar e água a 20°C: 
 σσσσ s = 0,0074 kgf/m 
 
 b) Ar e Mercúrio 
 σσσσ s = 0,055 kgf/m 
 
 - As propriedades de adesão, coesão e tensão superficial são responsáveis pelo 
fenômeno da CAPILARIDADE, que .é a elevação (ou depressão) de um líquido dentro de um 
tubo de pequeno diâmetro (Figura-5). 
 
 
 - A elevação ou depressão em um tubo é dada por: 
 
 4 σσσσ s cos αααα 
 h = ---------------------------- 
 γγγγ D 
 
onde: h = elevação ou depressão, 
 σ s = coeficiente de tensão superficial, 
 α = ângulo formado pela superfície líquida com a parede de tubo, 
 γ = peso específico 
D = diâmetro do tubo 
 
 - A elevação ou depressão capilar é inversamente proporcional ao diâmetro do tubo. 
 
 - Por isto, quando se deseja medir cargas piezométricas (pressão) deve-se utilizar tubos 
de diâmetro superior a 1,0 cm para que sejam desprezíveis os efeitos de capilaridade. 
 
 
8) – C O M P R E S S I B I L I D A D E: 
 
 - Para efeitos práticos, os líquidos são considerados INCOMPRESSÍVEIS. 
 
 Exemplo: Volume de 100 litros � Aplicar P = 7 kgf/cm2 
 
 � Redução no volume de 0,33 litros (volume desprezível). 
 
 
9) – S O L U B I L I D A D E D O S G A S E S: 
 
 - Os líquidos podem dissolver os gases. A água dissolve o ar em proporções diferentes 
entre o O2 e N. 
 
 � Implicação: Pode ser a causa do desprendimento de ar e aparecimento de bolhas 
de ar nos pontos altos das tubulações. 
 
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10) – P R E S S Ã O de V A P O R ou T E N S Ã O d e V A P O R (hv ou Pv) 
 
 - Pressão de vapor ou tensão de vapor corresponde ao valor da pressão na qual o 
líquido passa da fase líquida para a gasosa. Na superfície de um líquido há uma troca 
constante de moléculas que escapam para a atmosfera (evaporação) e outras que penetram 
no líquido (condensação). Visto que este processo depende da atividade molecular e que esta 
depende da temperatura e da pressão, a pressão de vapor do líquido também depende 
destes, crescendo o seu valor com o aumento da pressão e da temperatura (Tabela-1) 
 
 - Quando a pressão externa, na superfície do líquido,se iguala à pressão de vapor, este 
se evapora. Se o processo no qual isto ocorre é devido ao aumento da temperatura do líquido, 
permanecendo a pressão externa constante, o processo é denominado de EVAPORAÇÃO. 
Caso isto se dê pela mudança da pressão local enquanto a temperatura permanece constante, 
o fenômeno é conhecido por CAVITAÇÃO. Este fenômeno ocorre, normalmente, em 
escoamentos sujeitos às baixas pressões, próximos à mudança de fase do estado líquido para 
o gasoso e constitui um grande problema em válvulas e sucção de bombas. 
 
 
 � Implicações: 
 
a) - A temperatura de ebulição da água muda com a altitude (pressão atmosferica). Por 
exemplo, a água entra em ebulição à temperatura de 100 ºC quando a pressão é 1,0332 
kgf/cm2 (1atm), ou seja, ao nível do mar, mas também pode ferver a temperaturas mais baixas 
se a pressão também for menor (ou seja, em locais mais altos). 
 
 
b) - A máxima altura possível de sução da bomba é limitada pela pressão de vapor do 
líquído. As tubulações de sucção nas bombas que não trabalham afogadas, como as usadas 
na maioria dos projetos de irrigação, trabalham com pressão inferior à pressão atmosférica. Se 
na entrada da bomba houver pressão inferior à pressão de vapor da água, haverá formação de 
bolhas de vapor, podendo até interromper a circulação da água ou formar muitas bolhas 
menores, que, ao atingirem as regiões de pressão positivas, ocasionam implosões, causando 
ruídos (martelamento) e vibrações no sistema. Tal fenômeno denomina-se CAVITAÇÃO e 
provoca a “corrosão” das paredes da carcaça da bomba e das palhetas do rotor, bem como 
reduz a sua eficiência. 
- Na prática, recomendam-se os seguintes valores máximos para a altura de sucção: 
6,5 m ao nível do mar, 5,5 m para a altitude de 1.500 m e 4,5 m para a altitude de 3.000 m, 
contudo, quanto menor for a altura de sucção, melhor será o desempenho da bomba. 
 
 
c) - A medida da tensão de água no solo, realizada com o auxílio de tensiômetros de 
cápsula porosa preenchidos com água, é limitada pela tensão de vapor (a leitura máxima do 
tensiômetro é de 70kPa). 
 
 
 
 
 
 
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TABELA – 1 PROPRIEDADES FÍSICAS DA ÁGUA DOCE, À PRESSÃO ATMOSFÉRICA 
(g=9,80665 m/s2) 
 
 
 
TEMPE- 
RATURA 
OC 
 
PESO 
ESPECÍFICO 
γ 
N/m3 
 
MASSA 
ESPECÍFICA 
ρ 
kg/m3 
 
VISCOSIDADE 
CINEMÁTICA 
ν 
m2/s 
 
TENSÃO 
SUPERFICIAL 
σ 
N/m 
 
PRESSÃO 
DE VAPOR 
PV 
kPa 
 
PRESSÃO 
DE VAPOR 
PV/γ 
m 
0 
5 
9.805 
9.807 
999,8 
1.000,0 
1,785x10-6 
1,519x10-6 
0,0756 
0,0749 
0,61 
0,87 
0,06 
0,09 
10 
15 
9.804 
9.798 
999,7 
999,1 
1,306x10-6 
1,139x10-6 
0,0742 
0,0735 
1,23 
1,70 
0,12 
0,17 
20 
25 
9.789 
9.777 
998,2 
997,0 
1,003x10-6 
0,893x10-6 
0,0728 
0,0720 
2,34 
3,17 
0,25 
0,33 
30 
40 
9.764 
9.730 
995,7 
992,2 
0,800x10-6 
0,658x10-6 
0,0712 
0,0696 
4,24 
7,38 
0,44 
0,76 
50 
60 
9.689 
9.642 
988,0 
983,2 
0,553x10-6 
0,474 x10-6 
0,0679 
0,0662 
12,33 
19,92 
1,26 
2,03 
70 
80 
9.589 
9.530 
977,8 
971,8 
0,413x10-6 
0,364x10-6 
0,0644 
0,0626 
31,16 
47,34 
3,20 
4,96 
90 
100 
9.466 
9.399 
965,3 
958,4 
0,326x10-6 
0,294x10-6 
0,0608 
0,0589 
70,10 
101.33 
7,18 
10.33 
 
NOS CÁLCULOS HABITUAIS DE HIDRÁULICA, NO SISTEMA INTERNACIONAL DE UNIDADES, 
 QUANDO A TEMPERATURA NÃO É ESPECIFICADA, UTILIZA-SE : 
 
ρ = 1.000 kg/m3 
 
γ = 9.810 N/m3 
 
ν = 1,003 x 10-6 m2/s