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Viscosidade Viscosidade: É uma medida da resistência que um fluido oferece ao escoamento quando aplicada uma força que o faz escoar. Viscosidade Viscosidade: É uma medida da resistência que um fluido oferece ao escoamento quando aplicada uma força que o faz escoar. Esta resistência é devida as interações intermoleculares entre as moléculas que constituem o sistema. Viscosidade Viscosidade: É uma medida da resistência que um fluido oferece ao escoamento quando aplicada uma força que o faz escoar. Esta resistência é devida as interações intermoleculares entre as moléculas que constituem o sistema. Obs.: Fluido engloba qualquer gás, líquido e alguns semi-sólidos (ex.: pasta-de-dente, lama etc). Viscosidade Viscosidade: É uma medida da resistência que um fluido oferece ao escoamento quando aplicada uma força que o faz escoar. Esta resistência é devida as interações intermoleculares entre as moléculas que constituem o sistema. A viscosidade somente se manifesta quando provocamos o escoamento do fluido, mas, em grande parte dos casos, é uma propriedade intrínseca do sistema → propriedade termodinâmica de estado η = f(T,p,V) Modelo do fluxo viscoso de Newton Quando um fluido escoa ao longo de uma superfície sob ação de uma força tangencial, a camada de fluido adjacente a superfície quase não se move enquanto camadas subsequentes movem-se com velocidades cada vez maiores. Tubo cilíndrico Modelo do fluxo viscoso de Newton Quando um fluido escoa ao longo de uma superfície sob ação de uma força tangencial, a camada de fluido adjacente a superfície quase não se move enquanto camadas subsequentes movem-se com velocidades cada vez maiores. Superfície plana Escoamento Laminar x Turbulento Reynolds: Lei de Newton para o fluxo viscoso (laminar) Como a força aplicada F = - f, temos: Unidades e sistemas de medidas: Unidades: ● S.I.: [η] = Kg m-1 s-1 = N s m-2 = Pa s ● C.G.S.: [η] = g cm-1 s-1 = p (poise) 1 poise = 10-1 Pa s Unidade prática: cp (centipoise) = 10-2 p 1 cp = 10-3 Pa s = 1 mPa s Viscosidade de alguns fluidos a 25ºC: Fluido η (cp, a 25ºC) CH4 (g) 0,011 O2 (g) 0,021 H2O (l) 0,89 C6H6 (l) 0,60 H2SO4 (l) 19 Óleo de oliva 80 Glicerol 954 ● ηl >> ηg ● Entre líquidos segue a ordem da intensidade das interações intermoleculares. Tipos de fluidos segundo a viscosidade: ● Fluidos newtonianos: η é propriedade de estado do fluido e só depende de seu estado termodinâmico. (ex.: água) ● Fluidos não-newtonianos: a viscosidade varia com a taxa de cisalhamento. Podem ser classificados em plásticos, pseudoplásticos ou dilatantes. Tipos de fluidos segundo a viscosidade: ● Fluidos newtonianos: η é propriedade de estado do fluido e só depende de seu estado termodinâmico. (ex.: água) ● Plástico ou de Bingham: fluido só escoa quando τ > τlim. (ex.: pasta de dente, argila) Tipos de fluidos segundo a viscosidade: ● Fluidos newtonianos: η é propriedade de estado do fluido e só depende de seu estado termodinâmico. (ex.: água) ● Plástico ou de Bingham: fluido só escoa quando τ > τlim. (ex.: pasta de dente, argila) ● Pseudoplático: η aumenta quando τ diminui (ex.: tinta, sangue) Fluido pseudoplásticos: Tipos de fluidos segundo a viscosidade: ● Fluidos newtonianos: η é propriedade de estado do fluido e só depende de seu estado termodinâmico. (ex.: água) ● Plástico ou de Bingham: fluido só escoa quando τ > τlim. (ex.: pasta de dente, argila) ● Pseudoplático: η aumenta quando τ diminui (ex.: tinta, sangue) ● Dilatante: η aumenta com τ (ex.: areia molhada, lama, amido de milho + H2O) Fluidos dilatantes Fluidos dilatantes Fluidos dilatantes Fluidos não-newtonianos e viscosidade aparente Para fluidos não-newtonianos utiliza-se a viscosidade aparente como medida da viscosidade. A “viscosidade aparente” de um fluido newtoniano seria constante. Grandezas relacionadas a η Fluidez: É o inverso da viscosidade. Em uma solução ideal é função linear da composição. φ = η-1; [φ] = cp-1 ou p-1 Viscosidade cinemática: ηcin = η / ρ; [ηcin] = cm 2 s-1 = st (Stokes) Viscosidade relativa: Medida relativa a um padrão medido nas mesmas condições. ηrel = ηam / η0 Viscosidade de gases: Teoria cinética dos gases ● η independe da pressão; ● η aumenta quando a temperatura aumenta; Conferem com o comportamento observado experimentalmente dentro de condições moderadas. Viscosidade de líquidos ● Líquidos ordinários (puros) são newtonianos. ● ηl ~ 10 2.ηg ● Líquidos com maior Lv (maior Teb) possuem maior η ● ηl diminui com o aumento de T → Oposto do que ocorre nos gases Dependência com T: Equação empírica de Eyring-Andrade ● A é o fator pré-exponencial; ● Ea é a energia de ativação do fluxo viscoso (Varia entre e ¼ de L⅓ v) Viscosidade de líquidos É comum linearizar a expressão para determinar Ea utilizando um gráfico de ln (η) x T-1: Slide 1 Slide 2 Slide 3 Slide 4 Slide 5 Slide 6 Slide 7 Slide 8 Slide 9 Slide 10 Slide 11 Slide 12 Slide 13 Slide 14 Slide 15 Slide 16 Slide 17 Slide 18 Slide 19 Slide 20 Slide 21 Slide 22 Slide 23
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