Aula 2_ Sistemas de unidades e propriedades dos fluidos

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SISTEMA DE UNIDADES E PROPRIEDADES 
DOS FLUIDOS
Docente: Maxwell Ferreira Lobato
e-mail: wellobato@hotmail.com
Qualquer quantidade física pode ser
caracterizada por dimensões e para essas
dimensões são usadas unidades.
UNIDADES
SECUNDÁRIAS OU 
DERIVADAS
PRIMÁRIAS OU 
FUNDAMENTAIS
 Lembrando que a força é dada pela 
equação:
No SI: 
1N= 1 kg.m/s²
1 kgf = 1 kg. 9,81 m/s2
1 kgf = 9,81 N
No Sistema Inglês: 
1lbf = 32,2lbm.ft/s²
1 N = 0,22481 lbf
Observação!
1slug=32,2 lbm
 amF 
 Trabalho, que é uma forma de energia,
é o produto da força pela distância.
No SI:
1 J = 1 N. m
No Sistema Inglês:
1 Btu = 778,169 lbf.pé
1 Btu = 1,055056 kJ
Todas as equações devem ser dimensionalmente homogêneas.
Exemplo de inconsistência de unidades:
Equação a ser analisada, onde E é a energia total e tem a unidade em
kJ.
E = 25 kJ + 7 kJ/kg
Representam a base para o estudo da
mecânica dos fluidos. Essas propriedades são
específicas para cada tipo de substância
avaliada e são muito importantes para uma
correta avaliação dos problemas comumente
encontrados na indústria.
Sistema Internacional de Unidades (SI)
Massa: (kg); volume (m³),
Massa específica: (kg/m³) .
Sistema Inglês
Massa: (lbm);
volume (ft³),
Massa específica: (lbm/ft³) .
a) Massa específica da água ()
RÔ  = massa/Volume (água a 5 C   =1000 kg/m3)
OBS: Densidade relativa (d): é a razão entre a densidade de uma substância e
a densidade de alguma substância padrão a uma temperatura especificada
(usualmente água a 4oC, para a qual H2O = 1000 kg/m
3) água
d



 É a relação entre o peso de um fluido e volume ocupado.
 Como o peso é definido pelo princípio fundamental da dinâmica (2ª
Lei de Newton):
 Conclui-se que:
OBS: Peso específico da água ()
GAMA  = Peso/Volume =g (água a 5 C   = 9807 N/m3)
g = aceleração da gravidade = 9,807 m/s2
Representa a relação entre o peso específico do fluido em estudo e o peso
específico da água.
H2O = 9807 N/m
3
Resistência interna de um fluido aos efeitos das pressões
externas
Líquido: são incompressíveis, pois a densidade permanece constante
em todos os lugares. O volume de cada porção do fluido permanece
inalterado durante o decorrer do seu movimento quando o escoamento (ou
fluido) for incompressível. (Çengel; Cimbala, 2007)
Gases: são compressíveis, pois podem apresentar variação de densidade
entre dois pontos. (Çengel; Cimbala, 2007)
OBS: Os fluidos, geralmente, expandem-se
quando são aquecidos ou despressurizados e
contraem-se quando resfriados ou
pressurizados.
Representa a variação da pressão correspondente a uma variação
relativa do volume ou da densidade do fluido (massa específica) a
uma temperatura constante.







p
V
V
p
K
(T = constante)
 Quanto mais se aumenta a temperatura, maior será a taxa de
ebulição da água, mas, enquanto a pressão exercida pelo vapor for
menor do que a pressão exercida pela atmosfera, a quantidade de
moléculas que se condensa aumenta a medida que compensa a
quantidade de moléculas que vaporiza, restabelecendo assim o
equilíbrio dinâmico.
 Pressão de vapor: pressão exercida pelo vapor quando
o equilíbrio é atingido entre um líquido e seu vapor.
◦ Substância que não tem pressão mensurável é não volátil.
◦ Substância que exibe pressão de vapor é Volátil.
◦ Líquido Puro tem uma pressão de vapor (P).
◦ Pela adição de um soluto essa pressão de vapor (P) tende
a diminuir
I. Temperatura: A pressão de vapor aumenta como
aumento da temperatura.
II. Natureza do Soluto: Cada líquido apresenta uma
pressão de vapor característica numa mesma
temperatura.
i) Quando a uma pressão atmosférica
constante (P = cte), a água é aquecida ( >
temperatura), aumentando a pressão de
vapor até que a mesma atinja a pressão
atmosférica.
i) Quando o líquido é mantido a uma
temperatura constante (T = cte) e ocorre a
diminuição da pressão (< P) até que a
pressão ao qual o líquido é submetido se
iguale à sua pressão de vapor.
A ebulição da água pode acontecer em 2 situações:
IMPORTÂNCIA DA PRESSÃO DE VAPOR
Evitar o colapso de bolhas formadas em situações de baixa pressão,
evitando danos estruturais às tubulações (CAVITAÇÃO)
Como proceder?
Deve-se assegurar que as pressões baixas se situem acima da
pressão de vapor do líquido.
Fonte: pt.wikipedia.org
TENSÃO SUPERFICIAL
A força de tração que causa tal
tensão atua no sentido paralelo à
superfície e é devida às forças
atrativas entre as moléculas do
líquido. A intensidade de tal força
por unidade de comprimento é
expressa por SIGMA ss (N/m)
Tensão superficial é um
efeito físico que ocorre na
camada superficial de um líquido que
leva a sua superfície a se comportar
como uma membrana elástica.
Fonte: pt.wikipedia.org
Fonte: Çengel; Cimbala, 2007
Fonte: Çengel; Cimbala, 2007
IMPORTÂNCIA DA TENSÃO SUPERFICIAL 
Efeito capilar
A ascensão ou depressão de um líquido num tubo de pequeno diâmetro
(tubo capilar) imerso no líquido. A superfície livre num tubo capilar é
chamada de menisco.
Um dos efeitos associados com a tensão
superficial é a subida (ou queda) de um
líquido num tubo capilar.
Fonte: Çengel; Cimbala ( 2007)
Nesta condição o fluido sobe e nós dizemos que ele molha a superfície sólida
(ɵ< 90º).
Fonte: Çengel; Cimbala ( 2007)
Fonte: Çengel; Cimbala ( 2007)  cos2 R hR
2
 cos22 RhR 
R
h

 cos2

Analisando o diagrama de corpo livre,
é possível concluir que a força vertical provocada pela tensão superficial é igual a 
e o peso da coluna 
Igualando as duas equações, temos: