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Definições, propriedades de líquidos e conversão de unidades Prof. André Luis Sarmento Conteúdo •Definição de um fluido •Pressões atmosférica e de vapor •Calores específico e latente •Massa específica (densidade) •Peso específico •Exercícios Hidráulica Prof. André Sarmento Aula 2 Definição de um fluido Definição de um fluido Hidráulica Prof. André Sarmento Aula 2 •Fluido é uma substância sem forma própria e assume o formato do recipiente que o contém. Definição de um fluido Hidráulica Prof. André Sarmento Aula 2 Sólido •Quando aplica-se uma força tangencial constante em um sólido, ele sofre uma deformação angular até uma nova posição de equilíbrio estático. Definição de um fluido Hidráulica Prof. André Sarmento Aula 2 Fluido •Quando aplica-se uma força tangencial constante em um fluido, ele se deforma continuamente, sem encontrar uma nova posição de equilíbrio estático. Pressões atmosférica e de vapor Pressões atmosférica e de vapor •No nível do mar e sob condições normais, a pressão atmosférica é aproximadamente igual a 1,014 × 105 N/m2, ou 1 bar. •A unidade de pressão 1 N/m2 também é conhecida como 1 pascal. •Na atmosfera, cada gás exerce uma pressão parcial independentemente de outros gases. •Essa pressão parcial exercida pelo vapor da água na atmosfera é denominada pressão de vapor. Hidráulica Prof. André Sarmento Aula 2 Pressões atmosférica e de vapor Recipiente aberto Recipiente fechado Hidráulica Prof. André Sarmento Aula 2 Pressões atmosférica e de vapor •Pressão de vapor é a pressão que um vapor possui quando está em equilíbrio com sua fase líquida. •Quanto maior a pressão de vapor, mais volátil será o líquido. •A pressão de vapor é diretamente proporcional à temperatura do sistema em equilíbrio. Hidráulica Prof. André Sarmento Aula 2 Pressões atmosférica e de vapor Pressão de vapor da água em função da temperatura Hidráulica Prof. André Sarmento Aula 2 Calores específico e latente Calores específico e latente •A quantidade de calor necessário para apenas variar a temperatura da água é chamada de calor sensível. •Os valores ao lado podem variar ligeiramente em razão da pureza da água. Fase Calor sensível[cal/(g. °C)] Gelo 0,465 Líquido 1 Vapor 0,432 (P constante)0,322 (V constante) Calor específico (sensível) Hidráulica Prof. André Sarmento Aula 2 Calores específico e latente •Dependendo do conteúdo de energia, a água pode apresentar-se em estado sólido, líquido ou gasoso. •As três formas distintas da água são denominadas fases. •Para fazer a água passar de uma fase à outra, é preciso que haja a adição ou subtração de energia da água. Hidráulica Prof. André Sarmento Aula 2 Calores específico e latente • A quantidade de calor necessário para alterar a fase da água é conhecida como calor latente. Essa quantidade de energia pode estar na forma de calor ou pressão. • Para derreter 1 g de gelo, alterando a água da fase sólida para a líquida, é necessário um calor latente (calor de fusão) de 79,7 cal. • Para congelar a água, é necessário que a mesma quantidade de energia térmica seja retirada de cada grama de água, de modo a reverter o processo. • A evaporação, que é a mudança da água em estado líquido para o estado gasoso, requer um calor latente (calor de evaporação) de 597 cal/g. Calor latente Hidráulica Prof. André Sarmento Aula 2 Calores específico e latente Hidráulica Prof. André Sarmento Aula 2 Calor latente • A quantidade de calor necessário para alterar a fase da água é conhecida como calor latente. Essa quantidade de energia pode estar na forma de calor ou pressão. • Para fundir o gelo ou vaporizar a água é necessária adição de energia em cada grama de matéria. Substância Calor de fusão (cal/g) Calor de vaporização(cal/g) água 79,7 597 Calores específico e latente Hidráulica Prof. André Sarmento Aula 2 Calor latente • A quantidade de calor necessário para alterar a fase da água é conhecida como calor latente. Essa quantidade de energia pode estar na forma de calor ou pressão. • Para congelar a água, é necessário que a mesma quantidade de energia térmica seja retirada de cada grama de água, de modo a reverter o processo. Substância Calor de solidificação(cal/g) Calor de liquefação (cal/g) água 79,7 597 Massa específica (densidade) Massa específica (densidade) • A massa específica (r) é a relação entre a massa (m) de um determinado material e o seu volume (V). • No Sistema Internacional, as unidades serão kg/m3. • A água alcança a densidade máxima de 4°C e torna-se menos densa quando resfriada ou aquecida. ! = #$ Hidráulica Prof. André Sarmento Aula 2 Massa específica (densidade) Tabela da variação da densidade da água com a temperatura Hidráulica Prof. André Sarmento Aula 2 Massa específica (densidade) Gráfico da variação da densidade da água com a temperatura Hidráulica Prof. André Sarmento Aula 2 Massa específica (densidade) •Densidade relativa (!∗) é a densidade de uma substância (!) em relação a densidade de alguma substância padrão. •Em geral, utiliza-se a água a 4 ºC como substância padrão (!#$%= 1.000 kg/m3) •É adimensional. !∗ = !!#$% Densidade relativa (r*) Hidráulica Prof. André Sarmento Aula 2 Massa específica (densidade) •A densidade relativa de um óleo é igual a 0,83. Qual será a sua massa específica? Resp: 830 kg/m3 Exercício Hidráulica Prof. André Sarmento Aula 2 Peso específico Peso específico • O peso específica (g) é a relação entre a massa (G) de um determinado material e o seu volume (V). • No Sistema Internacional, as unidades serão N/m3. • O peso específico (g) pode ser determinado pelo produto entre a densidade (r) e a aceleração gravitacional (g). ! = #$ ! = %& Hidráulica Prof. André Sarmento Aula 2 Peso específico Tabela da variação do peso específico da água com a temperatura Hidráulica Prof. André Sarmento Aula 2 Peso específico Exemplo 1.1 – Um aquário armazena 0,5 m3 de água. O peso do aquário é 5.090 N quando cheio e 200 N quando vazio. Determine a temperatura da água. Resp.: 25 ºC Exercício - Houghtalen Hidráulica Prof. André Sarmento Aula 2 Exercícios Exercícios •HOUGHTALEN, R. J.; HWANG, N. H. C.; AKAN, A. O. Engenharia hidráulica. 4ª ed. São Paulo, SP: Pearson Prentice Hall, 2012. •1.3.1 – 1.3.4 Hidráulica Prof. André Sarmento Aula 2
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