propriedades dos fluidos

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UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARÁ
INSTITUTO DE TECNOLOGIA
FACULDADE DE ENGENHARIA MECÂNICA
DISCIPLINA: MECÂNICA DOS FLUIDOS
Cap. 1: PROPRIEDADES DOS FLUIDOS 
Prof. Roger Barros da Cruz
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Considerações iniciais
“(...)Fluidos são agregações moleculares amplamente espaçadas em um gás, 
e estritamente espaçadas em um liquido”
(Frank White,1994)
O Arranjo e átomos em diferentes fases: (a) moléculas estão em posições fixas relativas
nos sólidos, (b) grupos de moléculas se movimentam umas sobre as outras na fase
líquida, (c) moléculas se movimentam aleatoriamente na fase gasosa e amplamente
espaçadas
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• Líquidos tem as suas moléculas mais próximas e tornam a forma do
recipiente no qual são inseridos ou armazenados, mudando a sua forma com
as mudanças de forma destes, mas conservando o seu volume praticamente
constante.
• Gases são grupos de moléculas arranjados na qual a matéria tem forma
porém seus volumes são variáveis. Moléculas se movimentam livremente e
com grande velocidade. Alta força de repulsão e baixa forma de coesão.
Gases ideais;
Gases reais;
Considerações iniciais
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Considerações iniciais
Apesar de um fluido não ser um meio contínuo porquanto o número de
moléculas que ocupam um dado volume variam continuamente, no seu
tratamento hidráulico admite-se que se comporta como um meio
contínuo uma vez que para dimensão física dos problemas de engenharia
as variações podem ser desprezadas considerando-se a massa
volumétrica constante.
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Introdução às propriedades
Propriedades podem ser diferenciadas entre propriedades intensivas e
extensivas de fluido.
• Propriedades intensivas – São aquelas que independem da massa do
sistema. Ex: Temperatura, pressão, massa específica.
• Propriedades extensivas – São aquelas cujo os valores dependem do
tamanho ou extensão do sistema. Ex: Massa total, Volume total,
quantidade de movimento total
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Introdução às propriedades
Ao tirarmos a razão de uma propriedade extensiva pela unidade de
massa teremos as chamas propriedades específicas.
Ex:
Volume específico = V/m
Energia total específica = e/m
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“O estado de um sistema simples compressível está completamente
especificado por duas propriedades intensivas independentes.”
Introdução às propriedades
Azevedo Netto et al. (1998)
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Propriedades
Massa específica e densidade relativa
Comumente massa específica é confundida como densidade devido sua grafia
no inglês “density”, porém a diferença primordial tange no aspecto de que
densidade representa um número comparativo de uma dada massa específica
em relação a uma massa específica padrão a exemplos: água (para liquidos), e
ar ( para gases).
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Propriedades
Massa específica e densidade relativa
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Propriedades
Peso específico
O peso específico de uma substância é o produto da sua
massa específica pela aceleração da gravidade (N/m³)
Com g sendo a aceleração da gravidade na superfície da terra sendo 9,81 
m/s²
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Propriedades
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Considerações sobre gases perfeitos:
•lei de Boyle-Mariotte- "sob a temperatura constante (condições 
isotérmicas), o produto da pressão e do volume de uma massa gasosa é 
constante, sendo, portanto, inversamente proporcionais. Qualquer 
aumento de pressão produz uma diminuição de volume e qualquer 
aumento de volume produz uma diminuição de pressão";
•lei de Charles- "à pressão constante, o volume de uma quantidade 
constante de gás aumenta proporcionalmente com a temperatura";
•lei de Gay-lussac- "sob volume constante, a pressão de uma quantidade 
constante de gás aumenta proporcionalmente com a temperatura".
Propriedades
Massa específica em Gases ideais
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Propriedades
Pressão de vapor e cavitação 
A pressão de vapor de uma substância pura é definida como a pressão
exercida pelo seu vapor em equilíbrio com a sua fase de líquido a uma
determinada temperatura.
O colapso de bolha de vapor (chamado bolhas de cavitação uma vez que
formam "cavidades" no líquido) à medida que são arrastadas a partir das
regiões de baixa pressão, gerando ondas de pressões extremamente elevadas.
Este fenômeno, que é uma causa comum para a queda no desempenho e
mesmo a erosão das pás do impulsor, é chamado de cavitação, e é uma
consideração importante na concepção de turbinas hidráulicas e bombas.
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Propriedades
Pressão de vapor e cavitação 
Danos de cavitação em 16mm por 23 mm de amostra de alumínio 
testadas a 60 m / s, durante 2,5 h.
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Propriedades
Energia e calores específicos
As formas de energia relacionado com a estrutura molecular de um sistema e o
grau de atividade molecular são referidos como a energia microscópica. A
soma de todas as formas microscópicas de energia é chamada de energia
interna de um sistema, e é denotado por U (ou u, numa base de massa de
unidade).
A energia macroscópica de um sistema está relacionada com o movimento e a
influência de alguns efeitos externos tais como a gravidade, magnetismo,
eletricidade, e tensão superficial. A energia que um sistema tem como resultado
do seu movimento em relação a algum quadro de referência é chamada de
energia cinética. A energia que um sistema tem como resultado da sua elevação
em um campo gravitacional é chamada de energia potencial.
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Propriedades
Energia e calores específicos
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Propriedades
Energia e calores específicos
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É a propriedade que consiste na redução de volume quando sujeitos à pressões
externas. esta redução de volume é acompanhada do aumento da massa
específica, um aumento de pressão corresponde a um aumento da massa
específica ( lei da conservação da massa).
Propriedades
Compressibilidade
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Propriedades
Compressibilidade
Os efeitos da mudança de temperatura na mudança de sua massa específica é 
mais fortemente observada do que na mudança de sua pressão.
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Os fluidos normalmente estão sob ação de tensões externas, o que porventura
respondem com uma reação. Essa resistência interna de uma substância ao
fluxo quando submetida a uma dada tensão é chamada de viscosidade. A
viscosidade em gases está relacionada com a resistência ao impulso devido à
agitação molecular. Enquanto nos líquidos está relacionado com a coesão ente
as moléculas.
Propriedades
Viscosidade
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Propriedades
Viscosidade
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Propriedades
Viscosidade
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Propriedades
Viscosidade
Ao tirarmos a razão da viscosidade dinâmica
pela massa específica de um fluido, obteremos
sua viscosidade cinemática.
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Propriedades
Viscosidade
“A viscosidade é uma propriedade que
resulta do 'atrito interno' das moléculas.
Quando as camadas de um fluido
deslizam uma sobre as outras,
verificasse um certo atrito, que se
traduz em colisões sucessivas das
moléculas na superfície de
resvalamento e que, assim, transferem
quantidade de movimento entre elas)”
Peixoto, 1993.
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Propriedades
Viscosidade
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Propriedades
Tensão superficial
A tensão superficial pode ser definida como forças laterais por unidade de área
e resulta da coesão entre as moléculas líquidas.
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Propriedades
Tensão superficial
A tensão superficial pode ser definida como forças laterais por unidade de área
e resulta da coesão entre as moléculas líquidas.
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Propriedades
Tensão superficial
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PropriedadesEfeito de capilaridade
Outra consequência da tensão superficial é o efeito capilar, o qual é a subida ou
descida de um líquido em um tubo de pequeno diâmetro inserido no líquido. Tais
tubos ou canais estreitos confinados fluxo são chamados capilares.
O ângulo que a tangente à superfície do
líquido faz com a superfície sólida, no ponto
de contato.
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Propriedades
Efeito de capilaridade
Duas forças são responsáveis: forças de coesão, e forças de adesividade.
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REFERÊNCIAS
Azevedo Netto, J.M., Fernandez y Fernandez, M., Araújo, R., Ito, A.E. Manual de 
Hidráulica. 8ª Ed., Editora Edgar Blücher, São Paulo. 1998.
Peixoto, J.P. A água na atmosfera e o ambiente. Instituto de Promoção Ambiental, 
Lisboa, 1993.
R. W. Fox and A. T. McDonald. Introduction to Fluid Mechanics, 5th ed. New 
York:Wiley, 1999.
White, F.M. Fluids Mechanics. 3rd Edition, McGraw-Hill, New York, 1994.
Y. A. Cengel and M. A. Boles. Thermodynamics: An Engineering Approach, 4th 
ed. New York: McGraw-Hill, 2002.
Y. A. Cengel and Cimbala, John M. Fluids mechanics: fundamentals and 
applications, 2nd ed. New York: McGraw-Hill,
2008.