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Fenômenos de Transportes PROFESSOR ENG. IGOR OLIVEIRA IFMG – CAMPUS AVANÇADO PIUMHI Fluidos Compressíveis e Incompressíveis O conceito de fluido incompressível é uma idealização para uso nos problemas com fluídos estáticos, pois a compressibilidade de um fluido depende do módulo de compressibilidade volumétrica (εvol), portanto, um fluido é mais ou menos compressível dependendo do valor de εvol. Fluidos Incompressíveis Sempre que se tratar de um sistema com fluido incompressível, a massa especifica será considerada constante. ρ = Constante “ Nos problemas de engenharia, todos os líquidos são considerados incompressíveis exceto quando envolvidos em sistema com grande variação de pressão” Roma, Woodrow Nelson Lopes. Fluidos Incompressíveis A compressibilidade volumétrica de um fluido é definida pela relação entre o acréscimo de pressão dp, e o decréscimo de volume –dV. Como a variação de dV depende do volume inicial V, o módulo de compressibilidade volumétrica εvol, é definido por: 𝜀𝑣𝑜𝑙 = −𝑉. 𝑑𝑝 𝑑𝑉 unid. N/m² Exemplo Para Ilustrar a baixa compressibilidade da água, que tem o valor de εvol=2,05x10^9 N/m², considere a aplicação de 700kPa, a um volume de 1,0m³ de água. Que resulta em uma variação dV; Se aplicado 700 kPa o volume de 1,0m³ sofrerá 0,00034m³ de variação OBS: esse cálculo é aproximado, porque quando um líquido e comprimido, sua resistência à compressão aumenta, portanto o módulo de compressibilidade volumétrica depende da pressão. Cálculos envolvendo grandes alterações de pressão não podem utilizar um valor constante para o módulo de compressibilidade Fluido Compressível De forma geral, nos problemas de engenharia, os gases e os vapores são considerados fluidos compressíveis, isto é sua massa especifica sofre grande influencia da pressão envolvida no ambiente de trabalho. Portanto a equação dos gases perfeitos é uma forma bastante simples de relacionar o volume de um gás a variáveis como temperatura e pressão. Equação dos Gases Perfeitos A equação dos gases perfeitos permite cálculos muito precisos quando se utilizam gases reais em condições afastadas dos pontos de evaporação/condensação, isto é gases superaquecidos. Por meio da hipótese de gás perfeito a teoria cinética dos gases permite estabelecer uma constante universal dos gases R, que no SI apresenta o seguinte valor 𝑅 = 8,314510 N . m mol . K Equação dos Gases Perfeitos A equação dos gases perfeitos é uma relação entre pressão absoluta, o volume especifico molar e a temperatura absoluta do gás, considerando, ainda, como constante de proporcionalidade a constante universal dos gases. A equação é usualmente apresentada como: 𝑝. 𝑉 = 𝑛. 𝑅. 𝑇 Onde n= forma de quantificação da matéria em número de moles. O número de moles n pode ser obtido de: 𝑛 = 𝑚 𝑀 m= massa total e M= massa molecular do gás (kg/mol) Equação dos Gases Perfeitos Portanto a equação dos gases perfeitos pode ser descrita como: 𝑝. 𝑉 = 𝑚. 𝑅𝑔á𝑠. 𝑇 Em que Rgas = 𝑅 𝑀 𝑢𝑛𝑖𝑑. 𝑁 .𝑚 𝑘𝑔 .𝐾
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