Aula 2 - Propriedades dos Fluidos

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15/08/14 
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Aula	
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  Fluidos	
  
	
  
Luila	
  Saidler	
  
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  Transporte	
  
Definição de fluido 
Ø  São os líquidos e gases, os quais se comportam de maneira diferente dos 
sólidos quando submetidos a uma tensão cisalhante. 
Ø  Um fluido se deforma pronta e continuamente quando sujeito ao 
cisalhamento. 
Ø  Já um corpo sólido, devido à sua maior coesão inter-molecular, 
apresentará deslocamento angular definido ou se romperá quando a força 
cisalhante superar o limite de elasticidade do material. 
Ø  A deformação dos fluidos é resultado do movimento relativo entre as 
moléculas que os compõem, o que caracteriza um escoamento. 
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Características do comportamento de fluidos 
Ø  A aplicação de esforços normais faz com que um fluido tenda a apresentar 
variação volumétrica finita (sujeito a compressão). 
Ø  Líquidos são tratados como incompressíveis, por apresentarem variação 
de volume muito pequena em decorrência de uma variação da pressão 
aplicada. 
Ø  Um fluido em repouso (não escoando) está sujeito somente a uma tensão 
normal, que é a pressão estática causada pelo seu peso próprio. 
Ø  Os fluidos moldam-se à forma do recipiente que ocupam, sendo que 
líquidos ocupam volumes definidos e apresentam superfície livre, enquanto 
que gases se expandem até ocupar todo o recipiente. 
Ø  Fluidos normalmente aderem às superfícies sólidas com as quais estão em 
contato. Isso faz com que as moléculas de fluido com contato com uma 
dada superfície tenham a mesma velocidade de deslocamento desta. 
Propriedades dos fluidos 
Ø  Viscosidade absoluta ou dinâmica (µ – Mi) [ML-1t-1] 
•  Propriedade associada à resistência que um fluido oferece à 
deformação por cisalhamento. 
•  Corresponde ao atrito interno em um fluido (também denominado atrito 
viscoso) devido às interações e forças de coesão entre moléculas. 
•  Determina quão rapidamente um fluido escoa. 
•  Por exemplo, o mel apresenta uma maior resistência ao escoamento 
que a água, para a mesma temperatura; portanto, o mel apresenta 
maior viscosidade do que a água. 
•  No meio industrial, fluidos muito viscosos, tais como os óleos, são 
referidos como espessos, cremosos, consistentes, gelatinosos, coesos, 
colantes, pegajosos. 
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Propriedades dos fluidos 
Ø  Viscosidade absoluta ou dinâmica (µ – Mi) [ML-1t-1] 
Definição matemática: 
dtdVdL
dt
dLdV xx =⇒=
θθ ddydL
dy
dLd tantan =⇒=
dt
d
dy
dVdyddtdV xx
θ
θ =⇒=
dy
dV
dt
d x
yxyx ∝⇒∝ τ
θ
τ
dy
dVx
yx µτ =
Lei de Newton para a viscosidade 
Governa o escoamento laminar de fluidos newtonianos 
Propriedades dos fluidos 
Ø  Viscosidade absoluta ou dinâmica (µ – Mi) [ML-1t-1] 
Efeito da temperatura: 
•  em líquidos, conforme T aumenta, µ diminui 
•  em gases, conforme T aumenta, µ aumenta 
Pois um aumento de T gera: 
um aumento do grau de agitação molecular e da intensidade e 
frequência de colisões inter-moleculares, o que faz aumentar µ. Isso é 
mais relevante em gases do que em líquidos, pois nos gases as 
moléculas têm maior mobilidade; 
e 
uma diminuição das forças de coesão inter-moleculares, o que faz 
diminuir µ. Isso é mais relevante em líquidos do que em gases, pois em 
líquidos as moléculas encontram-se mais próximas. 
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Classificação 
Ø  Fuidos newtonianos: são aqueles em que a tensão cisalhante 
aplicada é diretamente proporcional à taxa de deformação sofrida. 
Ø  Fuidos não-newtonianos: objeto de estudo da Reologia. Não serão 
tratados nesse curso. 
Propriedades dos fluidos 
Ø  Viscosidade cinemática (ν – Ni) [M2t-1] 
ρ
µ
ν = Comumente usada na Mecânica dos Fluidos 
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Equação de estado 
Ø  Relaciona as propriedades de um fluido, tais como massa 
específica, temperatura e pressão. 
Ø  É útil para determinar o valor de uma dada grandeza em função 
dos valores conhecidos das outras. 
Ø  É válida para substâncias puras, simples e compressíveis. 
Ø  Exemplo: equação de estado do gás perfeito: 
mRTp =∀
TnRp u=∀
Versão mássica, onde R é a constante do gás 
(= 287 J.kg-1.K-1 para o ar) 
Versão molar, onde Ru é a constante universal dos 
gases perfeitos (= 8,314 J.mol-1.K-1) 
Compressibilidade de fluidos 
∀
∀
−=
d
dpE
onde E = módulo de elasticidade volumétrica, uma 
medida de incompressibilidade. Exemplos: para o ar, 
E = 1,1 x 105 Pa; para a água, E = 2,2 x 109 Pa