relatório aps 5 semestre

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Sumário 
 
1 INTRODUÇÃO ....................................................................................................................... 2 
1.1 MECÂNICA DOS FLUIDOS ..................................................................................... 2 
1.2 TERMODINÂMICA ........................................................................................................ 4 
1.3 FABRICAÇÃO MECÂNICA .......................................................................................... 8 
1.4 FLUIDOS .......................................................................................................................... 9 
2 OBJETIVO ............................................................................................................................ 10 
3 METODOLOGIA .................................................................................................................. 10 
3.1 EQUIPAMENTOS UTILIZADOS ................................................................................. 10 
3.2 PROCEDIMENTOS EXPERIMENTAIS ...................................................................... 11 
4 RESULTADOS E DISCUSSÕES ......................................................................................... 17 
5 CONCLUSÕES ..................................................................................................................... 18 
6 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS .................................................................................. 19 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Lista de Figuras 
 
Figura 1 – Princípio de Arquimedes ........................................................................................... 3 
Figura 2 – Princípio de Pascal .................................................................................................... 3 
Figura 3 – Fórmula da Pressão ................................................................................................... 4 
Figura 4 – Princípios da Termodinâmica ................................................................................... 5 
Figura 5 – Primeira Lei da Termodinâmica................................................................................ 6 
Figura 6 – Segunda Lei da Termodinâmica................................................................................ 6 
Figura 7 –Lei Zero da Termodinâmica ....................................................................................... 7 
Figura 8 –Sistemas Termodinâmicos ......................................................................................... 8 
Figura 9 –Sistema Industrial ....................................................................................................... 9 
Figura 10 – Serrando a base e o topo ....................................................................................... 11 
Figura 11 – Base furada com serra copos ................................................................................. 12 
Figura 12 – Serra copo utilizado para a base ............................................................................ 12 
Figura 13 – Serra copo utilizado para o topo............................................................................ 13 
Figura 14 – Processo de Montagem ......................................................................................... 13 
Figura 15 – Peças com o verniz ................................................................................................ 14 
Figura 16 – Peças montadas ..................................................................................................... 15 
Figura 17 – Silicone utilizado para fixação da base das garrafas. ............................................ 15 
Figura 18 – Peças das laterais do projeto. ................................................................................ 16 
Figura 19 – Projeto montado .................................................................................................... 16 
Figura 20 – Projeto montado. ................................................................................................... 17 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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1 INTRODUÇÃO 
 
O trabalho tem por objetivo oferecer aos alunos uma oportunidade de colocar 
em prática os conhecimentos adquiridos em sala de aula, os quais falam sobre processos 
termodinâmicos, fabricação mecânica e mecânica dos fluidos. O tema do projeto foi 
desenvolvido através das disciplinas relacionadas citadas a cima. O objetivo do projeto é 
realizar medições de expansão dos fluidos, através de fornecimento de energia para ambos. 
 
1.1 MECÂNICA DOS FLUIDOS 
 
A mecânica dos fluidos é a ciência relacionada com os fluidos em repouso 
(estática) e em movimento (dinâmica). Ela trata da pressão, temperatura, velocidade, 
aceleração, deformação, compressão e expansão dos fluidos. Na estática do fluido, o peso é a 
propriedade mais importante e na vazão do fluido, a densidade e a viscosidade são as 
propriedades predominantes. Quando ocorre uma grande compressibilidade, devem ser 
considerados os princípios da termodinâmica. A pressão de vapor se torna importante quando 
se tem pressões de vácuo e a tensão superficial afeta as condições estáticas e dinâmicas em 
pequenas passagens. 
Pode-se entender como fluido o nome geral que é dado a líquidos e gases. O 
ramo da Física que estuda o comportamento de substâncias fluidas em condições de repouso ou 
de movimento é denominado de Mecânica dos Fluidos. 
Princípios da Mecânica dos Fluidos 
1. Princípio de Arquimedes: Arquimedes deparou-se com um problema proposto pelo 
Rei Hierão. Ao encomendar uma coroa de ouro para homenagear uma divindade, 
suspeitou que o ourives o enganara, não utilizando ouro maciço em sua confecção. 
Como descobrir, sem danificar o objeto, se seu interior continha uma parte feita de 
prata? Para resolver este problema, Arquimedes desenvolve o Princípio que leva o seu 
nome. Em linhas gerais, os fluidos exercem uma força chamada Empuxo nos objetos 
nele imersos que pode ser calculado pela seguinte relação: 
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Figura 1 – Princípio de Arquimedes 
E = r.V.g 
Onde r é a massa específica do fluido, V é o volume do objeto que está imerso 
no fluido e g é a aceleração da gravidade no local. 
2. Princípio de Pascal: desejava verificar a validade da experiência de Torricelli. Esta 
empreitada levou Pascal ao terreno difícil da mecânica dos fluidos, na qual pôde 
enunciar o princípio da constância da transmissão de pressão no interior dos líquidos. 
Isto é, em um fluido, se for aplicada uma pressão em um dos pontos deste fluido, está 
se transmitirá integralmente por todo o fluido. 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 2 – Princípio de Pascal 
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Após muitos experimentos com pressão e alteração de área chegou-se a formula 
de hoje conhecida: 
 
 
 
 
Figura 3 – Fórmula da Pressão 
3. Princípio de Stevin: Deu importantes contribuições ao desenvolvimento da mecânica, 
principalmente no estudo da hidrostática. Explicou o paradoxo da hidrostática, onde a 
pressão de um líquido independe da forma do recipiente, depende apenas da altura da 
coluna líquida. Matematicamente, a conclusão de Stevin pode ser escrita da seguinte 
forma: 
ΔP = r.g.h 
 Onde ΔP é a variação da pressão em virtude da variação no comprimento 
da coluna fluida, r é a massa específica do fluido, g é a aceleração da gravidade no local e h é 
o desnível. 
 
1.2 TERMODINÂMICA 
 
A termodinâmica é uma área da Física que estuda as transferências de energia. 
Busca compreender as relações entre calor, energia e trabalho, analisando quantidades de calor 
trocadas e os trabalhos realizados em um processo físico. 
A ciência termodinâmica foi inicialmente desenvolvida por pesquisadores que 
buscavamuma forma de aprimorar as máquinas, no período da Revolução Industrial, 
melhorando sua eficiência. Esses conhecimentos se aplicam atualmente em várias situações do 
nosso cotidiano. Por exemplo: máquinas térmicas e refrigeradores, motores de carros e 
processos de transformação de minérios e derivados do petróleo. 
As leis fundamentais da termodinâmica regem o modo como o calor se 
transforma em trabalho e vice-versa. 
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Figura 4 – Princípios da Termodinâmica 
 
Primeira Lei da Termodinâmica: A Primeira Lei da Termodinâmica se 
relaciona com o princípio da conservação da energia. Isso quer dizer que a energia em um 
sistema não pode ser destruída nem criada, somente transformada. 
Quando uma pessoa usa uma bomba para encher um objeto inflável, ela está 
usando força para colocar ar dentro do objeto. Isso significa que a energia cinética faz o pistão 
abaixar. No entanto, parte dessa energia se transforma em calor, que é perdida para o meio. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Figura 5 – Primeira Lei da Termodinâmica 
 
Segunda Lei da Termodinâmica: As transferências de calor ocorrem sempre 
do corpo mais quente para o corpo mais frio, isso acontece de forma espontânea, mas o contrário 
não. O que significa dizer que os processos de transferência de energia térmica são irreversíveis. 
Desse modo, pela Segunda Lei da Termodinâmica, não é possível que o calor se 
converta integralmente em outra forma de energia. Por esse motivo, o calor é considerado uma 
forma degradada de energia. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 6 – Segunda Lei da Termodinâmica 
 
 
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Lei Zero da Termodinâmica: Quando dois corpos com temperaturas diferentes 
são colocados em contato, aquele que estiver mais quente irá transferir calor para aquele que 
estiver mais frio. Isso faz com que as temperaturas se igualem chegando ao equilíbrio térmico. 
É chamada de lei zero porque o seu entendimento mostrou-se necessário para as 
primeiras duas leis que já existiam, a primeira e a segunda leis da termodinâmica. 
 
Figura 7 –Lei Zero da Termodinâmica 
 
Sistemas Termodinâmicos: Em um sistema termodinâmico pode haver um ou 
vários corpos que se relacionam. O meio que o envolve e o Universo representam o meio 
externo ao sistema. O sistema pode ser definido como: aberto, fechado ou isolado. 
Quando o sistema é aberto, há transferência de massa e energia entre o sistema 
e o meio externo. No sistema fechado há apenas transferência de energia (calor), e quando é 
isolado não há trocas. 
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Figura 8 –Sistemas Termodinâmicos 
 
1.3 FABRICAÇÃO MECÂNICA 
 
A fabricação de um produto industrial é feita através de um “sistema industrial”. 
Esse sistema é composto internamente pelas diversas áreas que compõem a empresa e que, nos 
dias atuais são fundamentais para que a indústria possa funcionar adequadamente. 
Externamente ele é complementado pelos fornecedores de matéria-prima e componentes 
necessários para a fabricação do produto e pelos clientes que adquirem os produtos da empresa. 
No centro desse sistema encontra-se o “sistema de produção”, que é onde 
acontecem os processos de transformação que adicionam valor à matéria-prima transformando-
a em um produto útil ao cliente. Essa área, conhecida também como engenharia de fábrica é 
composta por diversos serviços essenciais para que o processo de transformação aconteça 
dentro do padrão proposto, produzindo as quantidades demandadas no prazo desejado. A área 
onde encontram-se as máquinas e homens que executam o processo de transformação é 
chamada de “chão de fábrica” 
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Figura 9 –Sistema Industrial 
 
 
 
1.4 FLUIDOS 
 
Um fluido é uma substância que se deforma continuamente quando submetida a 
uma tensão de cisalhamento, não importando a quão pequena possa ser essa tensão. Um 
subconjunto das fases da matéria, os fluidos incluem os líquidos, os gases, os plasmas e, de 
certa maneira, os sólidos plásticos. Fluído estática (estuda os fluidos em repouso, parados). 
Fluído dinâmica (analisa os fluidos que estão em movimento). 
Grandezas Relacionadas aos Fluidos: Densidade, Pressão e Temperatura. 
Densidade: Grandeza Física responsável pela medida da concentração da massa 
de uma substância em um determinado volume. Define-se matematicamente como a razão entre 
a massa e o volume correspondentes da substância analisada. Unidade kg/m³. 
Pressão: Pressão é uma palavra que significa força que é exercida sobre alguma 
coisa. Pode também indicar o ato de comprimir ou pressionar. Também corresponde a 
uma grandeza do contexto da Física. 
Na Física, a pressão é uma grandeza que quantificada através da razão entre a 
força (F) e a área (A) da superfície em questão, onde a força é aplicada. É possível determinar 
a pressão através de alguns instrumentos, entre eles o manômetro, o barômetro, o piezômetro e 
o vacuômetro. 
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Segundo o Sistema Internacional, a pressão é medida na unidade N/m² (Newton 
por metro quadrado), unidade igualmente conhecida como pascal. Existem outras unidades 
como bar, PSI (equivale a 0,07 bar), mmHg, milibar, atm. 
Temperatura: Temperatura é a medida numérica que determina o quão quente 
ou frio está determinado corpo, sistema ou ambiente. Essa medida pode ser determinada e pela 
detecção da radiação térmica, deslocamento da energia cinética, agitação entre moléculas ou 
partículas. 
Nosso corpo é capaz de sentir a diferença termal de algo, mas para medir a 
temperatura, mais precisamente, um termômetro pode ser utilizado. Os termômetros registram 
a temperatura através de uma escala que pode ser calibrada tanto Celsius, Fahrenheit, Kelvin, 
etc. 
A escala mais utilizada é a de graus Celsius (°C). Em alguns países, como nos 
Estados Unidos, a escala de Fahrenheit (°F) são mais frequentemente usadas, enquanto os 
cientistas usam principalmente a escala de Kelvin (K) para representar a temperatura, pois esta 
nunca vai abaixo de zero e não há uma temperatura máxima. 
2 OBJETIVO 
 
O objetivo do trabalho é executar, com todos os conhecimentos adquiridos em 
sala, um medidor de expansão de fluidos, para que possamos comparar as diferenças de 
expansão, quando submetidos a temperaturas (energias), os fluidos como água, thinner e fluido 
de freio. E relacionar suas principais utilidades para cada uso. 
3 METODOLOGIA 
 
3.1 EQUIPAMENTOS UTILIZADOS 
 
- Compensado 
- Serra Copo 45 mm 
- Serra Copo 27 mm 
- Verniz 
- Parafusos 
- Garrafa de vidro 200 ml 
- Silicone 
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- Serra de Fita 
 
3.2 PROCEDIMENTOS EXPERIMENTAIS 
 
Primeiramente foi executado no caderno uma sequência para a confecção do 
modelo. Em seguida foi necessário serrar o compensado, para deixar na medida ideal que 
precisávamos para a base do medidor, e para o topo, para a fixação das garrafas. 
Figura 10 – Serrando a base e o topo 
 
Após serrado as bases, foi executado corte com os serra copos de suas 
respectivas medidas, 45 mm para a base e 27 mm para o topo, para encaixe da base, e do topo 
da garrafa. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Figura 11 – Base furada com serra copos 
 
Figura 12 – Serra copo utilizado para a base 
 
 
 
 
 
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Figura 13 – Serra copo utilizado para o topo 
 
 
Figura 14 – Processo de Montagem 
 
 
 
 
 
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Após a execução dos furos, foi utilizado verniz para dar acabamento as peças. 
 
 
Figura 15 – Peças com o verniz 
 
Depois de prontas as bases do medidor, foram colocadas as garrafas no lugar, 
para que pudéssemos pegar as alturas para fazer as laterais, e o meio, para que fossem colocadas 
as escalas para a medição deexpansão de cada fluido. 
 
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Figura 16 – Peças montadas 
 
 
Figura 17 – Silicone utilizado para fixação da base das garrafas. 
 
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Figura 18 – Peças das laterais do projeto. 
 
 
Figura 19 – Projeto montado 
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Figura 20 – Projeto montado. 
 
 
 
4 RESULTADOS E DISCUSSÕES 
 
Com o projeto físico pronto, começamos a realizar os testes para conferência e 
realização das dilatações de cada fluido. Foi colocado uma régua graduada para verificarmos a 
variação de expansão de cada um. A expansão do fluido ocorre, pois aquecemos ele, com um 
soprador térmico, ocorrendo assim uma variação de ΔT. 
No frasco 1, foi colocado água potável. A característica da água que tem como 
coeficiente de dilatação de 1,3 x 10-4, e sua temperatura de ebulição é de 100°C, e densidade de 
1g/cm³. 
No frasco 2, foi utilizado o thinner. Sua característica é de um liquido instável, 
com coeficiente de dilatação de 12,3 x 10-4, e sua temperatura de ebulição é de 79,7°C, e sua 
densidade de 0,854g/cm³. 
No frasco 3, foi utilizado fluido de freio. Sua principal característica é a não 
dilatação em contato com variação de temperatura. Seu uso, e seu armazenamento, em maiores 
utilidades nos carros, mais específicos nos freios, fere-se que não pode ocorrer muita dilatação, 
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para que não ocorra problema nos freios, quando preciso de freada brusca. Sua temperatura de 
ebulição está entre 232 – 260°C, com uma densidade de 1,0572g/cm³. 
Com os líquidos no frasco, foi dado energia a eles, com uma variação de 
temperatura, da inicial, de aproximadamente 120°C. Foi utilizado um medidor a laser para ver 
essa diferença. A partir dessa variação de temperatura, foi observado que o thinner, foi o que 
mais dilatou, por ser mais volátil, apresentar temperaturas de ebulição menor, do que 
comparado aos outros dois. 
Já o fluido de freio correspondeu com o esperado, ele foi o que menos dilatou, 
respeitando a teoria apresentada. Onde ele não pode dilatar, pois é utilizado para sistemas de 
frenagem, não ocasionando riscos a vida humana. 
5 CONCLUSÕES 
 
Com os testes observados, verificou-se que para que ocorra dilatação, há 
influência diretamente ligada a temperatura, e ao coeficiente de dilatação de cada fluido. Cada 
um com sua característica para o uso. 
 
“Deve-se aprender sempre, até mesmo com um inimigo.” Isaac Newton 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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6 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 
 
https://www.todamateria.com.br/termodinamica/ 
https://www.todamateria.com.br/principio-de-pascal/ 
https://www.infoescola.com/fisica/mecanica-dos-fluidos/ 
 http://www.infomet.com.br/site/metais-e-ligas-conteudo-
ler.php?codAssunto=60 
https://www.significadosbr.com.br/temperatura 
http://queconceito.com.br/fundicao 
https://brasilescola.uol.com.br/fisica/fluidos.htm