AULA 3 (3ha) INTRODUÇÃO A MECANICA DOS FLUIDOS

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UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARANA
SETOR DE TECNOLOGIA
DEPARTAMENTO DE ENGENHARAIA MECÂNICA
Disciplina: TMEC- 024 MECÂNICA DOS FLUIDOS
AULA 3/30
Prof.: Leandro Novak 
leandro.novak@ufpr.br
BIBLIOGRAFIA
Bansal, R. K.. A TextBook of Fluid Mechanics and Hydraulic Machines. Laxmi Publicatins, New Delhi, 2005.
FOX, R. W.; MCDONALD, A. T; PRITCHAR, P. J.; LEYLEGIAN, J. C.. Introdução a Mecânica dos Fluidos. LTC, 8ed em Português, 2010.
1. OBJETIVO
 Introdução a mecânica dos fluidos - CONCEITOS, PROPRIEDADES DOS FLUIDOS E DO ESCOAMENTO.
2. RESUMO DA TEORIA:
Equação de estado:
	
	Eq. 3.1
p (pressão absoluta em N/m2); (volume específico); (constante do gás em estudo em J/(Kg.K); T(temperatura em K).
	
	Eq. 3.1a
M (massa molar Kg/kmol); (constante universal dos gases ideias definida na equação 3.1b).
	
	Eq. 3.1b
Processo isotérmico:
	
	Eq. 3.2
 Processo adiabático:
	
	Eq. 3.3
k (1,4 para o ar).
	
	Eq. 3.4
Módulo de BULK 
	
	Eq. 3.5
(A equação é definida para temperatura constante)
Para um gás ideal:
	
	Eq. 3.6
	
	Eq. 3.7
(P= pressão absoluta)
 Compressibilidade isotérmica:
	
	Eq. 3.8
Coeficiente de expansão volumétrica :
	
	Eq. 3.9
Para um gás ideal:
	
	Eq. 3.10
	
	Eq. 3.11
( é a temperatura ou massa especifica no fluido em repouso)
A variação de massa especifica devido a mudança de pressão e temperatura pode ser expressa:
 
	
	Eq. 3.12
Capilaridade:
	
	Eq. 3.13
	
	
3. Exercícios:
a) Se o perfil develocidade de um fluido sobre um placa plana é parabólico com o vértice a 20 cm da placa, onde a velocidade é de 120 cm/s. Desenvolva a equação da velocidade (u), calcular o gradiente de velocidade e a tensão de cisalhamento em 0, 10 e 20 cm da placa. Use a viscosidade do fluido igual a 8,5 poise.
Utilize 
R.: ; ; ; ;
 ; ; ; 
b) Determinar a constante dos gases para o hidrogênio e para o ar 
Lembrando que a massa molecular encontra-se na tabela periódica N= 14 g/mol; O=16g/mol; Ar=39,95g/mol. O ar é uma composição de 78,10% de N2 + 20,98% de O2 + 0,92% de Ar (argônio). 
R.: 
c) O peso especifico de um gás é 16 N/m3 a temperatura de 25°C. A pressão absoluta é 0,25 N/mm2. Determine a massa especifica do gás e a sua constante . 
R.: 
d) Um sistema pistão- cilindro contem ar a um volume de 0,6m3, pressão absoluta de 0,3 N/mm2 e temperatura de 50°C. Um processo compressão foi executado, fazendo com que o ar seja comprimido até 0,3m3. Considere o primeiro caso um processo isotérmico e segundo caso um processo adiabático k=1,4.
R.: ; 
e) Considere a água com temperatura de 20°C, massa especifica de 998,0 kg/m3 e 1 atm. Determine a massa especifica final da água se (a) for aquecida para 50°C sob pressão constante de 1 atm e coeficiente de expansão volumétrica a 35°C é 0,337x10-3K-1; (b) se for comprimida para 100 atm a uma temperatura constante de 20°C. Considere α=4,8x105 atm-1.
R.: 988,0 kg/m3; 1002,7 kg/m3
f) Um vidro de 0,6 mm de diâmetro é mergulhado num copo com água a 20°C. Determine a ascensão capilar da água no tubo.
R.: 50 mm.