REVISÃO FENÔMENOS (1) (4) (1)

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REVISÃO FENÔMENOS DE TRANSPORTE I
PROF. ME. DARLAN NARDI
INTRODUÇÃO A FENÔMENOS DE TRANSPORTE
Fenômenos de transporte é a ciência que estuda o transporte de quantidade de movimento (ou momentum), transporte de calor e transporte de massa.
Processos de transferência caracterizados pela tendência ao equilíbrio, que é a condição em que não ocorre nenhuma variação. Logo, a força motriz de um processo de transferência é uma diferença de velocidade, de temperatura ou de concentração. E, deste modo, os fenômenos de transporte podem ser subdivididos em três áreas: 
· Mecânica dos Fluidos: Ciência que estuda o transporte de energia pelos fluidos e a resistência ao movimento ocasionado pelo movimento do fluido;
· Transferência de Calor: Ciência que estuda a transferência de energia associada à diferença de temperatura; 
· Transferência de massa: Ciência que estuda a transferência de massa associada à diferença de concentração de uma substância.
Áreas de atuação:
· Ação de fluidos sobre superfícies submersas, ex.: barragens; 
· Equilíbrio de corpos flutuantes, ex.: embarcações; 
· Ação do vento sobre construções civis; 
· Estudos de lubrificação; 
· Transporte de sólidos por via pneumática ou hidráulica, ex.: elevadores hidráulicos; 
· Cálculo de instalações hidráulicas, ex.: instalação de recalque; 
· Cálculo de máquinas hidráulicas, ex.: bombas e turbinas; 
· Instalações de vapor, ex.: caldeiras; 
· Ação de fluidos sobre veículos – Aerodinâmica.
FLUIDOS E SUAS PROPRIEDADES
Definição de fluido
Substância que se deforma continuamente sob a aplicação de uma tensão de cisalhamento, não importa quão pequena ela possa ser. 
Assim, os fluidos compreendem as fases líquidas e gasosas (ou de vapor) das formas físicas nas quais a matéria existe. A distinção entre um fluido e o estado sólido da matéria é clara quando comparamos seus comportamentos. Um sólido deforma-se quando uma tensão de cisalhamento lhe é aplicada, mas não continuamente. Um fluido não apresenta forma própria e é incapaz de permanecer em repouso quando sujeito a esforços de cisalhamento.
· Fluido Ideal: é aquele cuja viscosidade é nula. Por essa definição concluísse que é um fluido que escoa sem perdas de energia por atrito. É claro que nenhum fluido possui essa propriedade.
1 – Referente ao conceito fundamental de fenômenos de transporte, assinale a alternativa correta:
a) Fenômenos de transporte é a ciência que estuda apenas a transferência de calor;
b) Fenômenos de transporte é a ciência que estuda o transporte de quantidade de movimento, transporte de calor e transporte de massa.
c) Fenômenos de transporte é a área da mecânica dos fluidos que estuda o comportamento apenas da energia de um sistema.
d) Fenômenos de transporte, busca compreender de qual maneira os sólidos se comportam no setor industrial.
2 – Referente a definição de fluidos, assinale a alternativa correta:
a) Fluido compreendem aquelas substâncias sólidas que não se deformam ao longo do tempo;
b) Fluidos são todas as substâncias que ao receberem uma aplicação de uma tensão de cisalhamento não se deforma.
c) Todos os fluidos, ao receberem uma tensão de cisalhamento se deformam continuamente.
d) Substância de elevada viscosidade, que não permite seu deslocamento. 
Propriedade dos fluidos
a) Massa específica
Massa específica (p=m/v), é uma propriedade física que resulta da divisão da massa compacta de uma substância pelo volume que ela ocupa. A unidade da massa específica de acordo com o SI (Sistema Internacional) é kg/m3.
Figura 1: Água em dois estados simultâneos.
b) Peso Específico
O peso específico (representado pela letra grega γ) de uma substância, que constitui um corpo homogêneo, é definido como a razão entre o peso P e o volume V do corpo constituído da substância analisada. γ = P/V
Sendo o peso expresso em Newton e o volume em m³ , a unidade do peso específico, no SI, será N/m3.
3- Referente ao estuda das propriedades dos fluidos, assinale apenas a alternativa correta:
a) A massa específica de uma determinada substância, faz relação entre o peso de uma substância ocupando um determinado volume;
b) O peso específico de uma substância faz uma relação entre o peso de uma determinada substância ocupando uma determinada área;
c) A massa específica de uma determinada substância faz relação entre a massa específica de uma substância, sendo que sua unidade é correspondente a: N/m³.
d) O peso específico de uma determinada substância corresponde a relação entre o peso de uma substância em um determinado volume. Sendo que sua unidade corresponde a N/m³.
4 – Sabendo-se que a massa de uma substância equivale a 1500 Kg e que esta ocupa um volume de 2m³. Assinale a alternativa que corresponde a massa específica e ao peso específico dessa substância no SI.
a) 500Kg/m³ e 2000N
b) 750N/m³e 7500 Kg/m³
c) 750 Kg/m³ e 7500 N/m³
d) A partir destes dados não é possível determinar a massa específica e o peso específico desta substância. 
Viscosidade
A viscosidade é uma resistência que o fluido apresenta ao escoamento. Sendo que essa resistência é definida como o atrito interno que é resultante do movimento de uma camada de fluido em relação à outra.
Escoamento Simples ilustrando a definição de viscosidade
A viscosidade é uma propriedade que sofre influência da temperatura. Sendo que em fluidos líquidos, quando se aumenta a temperatura a viscosidade diminui, e em fluidos gasosos, quando se aumenta a temperatura a viscosidade aumenta. Sendo que essa variação de temperatura pode ser explicada examinando se o mecanismo de viscosidade.
Em fluidos com pressões moderadas, a viscosidade é independente da pressão e depende somente da temperatura. Em fluidos com pressões muito altas, a viscosidade dos gases e da maioria dos líquidos não tem lei bem definida de variação com a pressão
· A viscosidade dinâmica (μ) (também conhecida como viscosidade absoluta) é dada em termos de força requerida para mover uma unidade de área a uma unidade de distância.
· A viscosidade cinemática (ν) é a relação entre a viscosidade dinâmica (μ) pela densidade (ρ):
· Medição da viscosidade: A viscosidade é medida por viscosímetro, que consiste basicamente em instrumento que é capaz de medir a viscosidade de um fluido. Existem diversos tipos de viscosímetros, entre os quais se destacam pela sua importância e aplicação industrial.
5- Referente ao conceito de viscosidade, assinale a alternativa correta:
a) A viscosidade é uma importante propriedade dos fluidos que expressa a resistência que um fluido apresenta ao realizar um escoamento. Quanto maior a viscosidade, maior será a facilidade ao escoamento. 
b) Quanto maior a viscosidade de um fluido, maior será a dificuldade enfrentada por esta substância para realizar um deslocamento.
c) A viscosidade é uma importante propriedade dos fluidos, sendo que esta não é influenciada por um aumento ou diminuição de temperatura.
d) Fluidos que apresentam uma baixa viscosidade não apresentam um bom escoamento.
6 – Referente a viscosidade, assinale V (Verdadeiro) e F (Falso):
a) ( )A viscosidade é uma propriedade que pode sofrer influência da temperatura. Sendo que em fluidos líquidos, quando se aumenta a temperatura a viscosidade diminui;
b) ( ) Em fluidos com pressões moderadas, a viscosidade é independente da pressão e depende somente da temperatura.
c) ( ) A viscosidade é medida por viscosímetro, porém, recomenda-se o uso de um barômetro que assegura maior confiabilidade nos resultados;
d) ( ) A viscosidade cinemática é dada em termos de força requerida para mover uma unidade de área a uma unidade de distância.
ESTÁTICA DOS FLUIDOS
A estática dos fluidos é a ramificação da mecânica dos fluidos que estuda o comportamento de um fluido em uma condição de equilíbrio estático. Diante disto, serão apresentados conceitos fundamentais para a quantificação e solução dos problemas relacionados a Pressão estática e escalas de pressão.
· Pressão:
A pressão, uma das grandezas mais importantes, é definida como a relação entre a força aplicada, perpendicularmente, sobre uma superfície e a áreadessa superfície. Uma força tangencial agindo sobre uma superfície provoca uma tensão tangencial τ na superfície. Portanto, uma força normal agindo sobre uma superfície também provoca tensão normal denominada pressão e indicada pela letra P.
Para melhor entendermos o conceito consideremos: Um cilindro no vácuo cheio de fluido, fechado em uma extremidade e munido de um pistão em outra, mantendo o fluido confinado no cilindro.
O fluido age sobre toda a face do pistão, a reação é distribuída ao longo da face, gerando uma tensão normal que é uma medida da pressão do fluido sobre o pistão. A pressão é uma grandeza escalar não tendo direção e sentido associados. A força que a pressão causa no pistão é sempre de compressão e perpendicular à área onde age. Sendo definida pela seguinte fórmula:
· TIPOS DE PRESSÃO:
Pressão absoluta: A referência de pressão mais clara é a pressão zero, existente no espaço sem ar do universo. Uma pressão que esteja relacionada com essa referência de pressão é conhecida como pressão absoluta.
Pressão atmosférica: A pressão atmosférica é a força exercida pela massa de gases da atmosfera sobre uma determinada superfície. O valor da pressão atmosférica não é constante. Varia em função da altitude do local, sendo menor a medida que a altitude aumenta. Além da variação com relação a altitude, seu valor também sofre alterações ao longo do tempo e em locais de mesma altitude. Isto se deve ao fato da pressão atmosférica estar intimamente relacionada com a temperatura, a densidade e o volume da massa de ar.
Pressão manométrica: É medida a partir da pressão atmosférica e seu valor tanto pode ser negativo quanto positivo. Não se leva em consideração a pressão atmosférica.
7 – Referente ao estudo da estática dos fluidos, assinale a alternativa correta:
a) Compreende o estudo dos fluidos que se encontram em movimento;
b) Busca compreender como e de qual forma os fluidos se movimentam ao longo de uma determinada distância;
c) Estudas os fluidos que se encontram em condição de desequilíbrio estático;
d) A estática dos fluidos busca compreender os fluidos que se encontram em equilíbrio estático.
8 – Assinale a alternativa correta referente ao estudo da pressão:
a) É definida como a relação entre a força aplicada, perpendicularmente, sobre um determinado volume.
b) Corresponde a uma força normal agindo sobre uma superfície que provoca tensão normal denominada pressão;
c) Diz respeito ao estudo dos corpos submetidos a uma diferença de pressão, no entanto, não se leva em consideração a força exercida por estes;
d) Não apresenta importância no estudo da mecânica dos fluidos.
A estática dos fluidos é a ramificação da mecânica dos fluidos que estuda o comportamento de um fluido em uma condição de equilíbrio estático
· TEORMA DE STEVIN
O Teorema de Stevin é a Lei Fundamental da Hidrostática, a qual relaciona a variação das pressões atmosféricas e dos líquidos. Assim, o Teorema de Stevin determina a variação da pressão hidrostática que ocorre nos fluidos, sendo descrito pelo enunciado:
“A diferença entre as pressões de dois pontos de um fluido em equilíbrio (repouso) é igual ao produto entre a densidade do fluido, a aceleração da gravidade e a diferença entre as profundidades dos pontos.”
Dessa forma, o Teorema de Stevin é representado pela seguinte expressão:
∆P = γ ⋅ ∆h
· TEOREMA DE PASCAL: 
O Princípio de Pascal é uma lei da hidrostática que envolve a variação de pressão hidráulica num fluido em equilíbrio. Ou seja:
“A pressão exercida sobre a superfície da massa líquida é transmitida no seu interior, integralmente e em todas as direções.”
A figura mostra como este princípio é aproveitado através do funcionamento de uma prensa hidráulica. Quando uma força F 1 é exercida para baixo sobre o pistão menor de área A 1 (ramo da esquerda), o líquido (incompressível) contido no dispositivo exerce uma força para cima de módulo F 2 sobre o pistão maior de área A 2 (ramo da direita). A fim de manter o sistema em equilíbrio, uma carga externa (não mostrada) deve exercer uma força para baixo no valor de F 2 sobre o pistão menor. A variação de pressão ΔP produzida pela força de entrada F1 exercida pelo pistão menor é transferida ao pistão maior, sobre o qual passa a atuar uma força de saída F2. A equação que segue relaciona estas grandezas:
Como A2 > A1, pela relação acima fica claro que a força de saída F 2 exercida sobre a carga é maior que a força de entrada F 1.
· Instrumentos utilizados para medir pressão:
Podemos citar dois tipos de medidores de pressão, o primeiro, um manômetro e o segundo um barômetro. O manômetro mede a pressão exercida pelo gás no recipiente, enquanto o barômetro mede a pressão atmosférica.
A pressão é uma característica importante do campo de escoamento; ela é designada em termos absolutos e relativos. As primeiras são relativas ao vácuo perfeito, enquanto as segundas são medidas em relação a pressão atmosférica local. A medição da pressão atmosférica é normalmente realizada com um barômetro de mercúrio.
Manômetro: São instrumentos destinados à medida da pressão num ambiente fechado em comparação a uma pressão externa. Os tipos comuns são usados na medida da pressão de caldeiras, no teste da pressão do cilindro de um motor ou de um compressor ou em máquinas industriais.
Barômetro: barómetro ou barômetro é um instrumento científico utilizado em meteorologia para medir a pressão atmosférica. Existem dois tipos de uso corrente: os barômetros de mercúrio e os barômetros aneroides.
9 – Referente ao teorema de Pascal e Stevin, assinale a alternativa correta:
a) Teorema de Stevin determina a variação da pressão hidrostática que ocorre nos sólidos e líquidos;
b) A diferença entre as pressões de um ponto de um fluido em equilíbrio é igual ao produto entre a densidade do fluido, a aceleração da gravidade e a profundidade do fluido.
c) O Princípio de Pascal é uma lei da hidrostática que envolve não envolve variação de pressão hidráulica num fluido em equilíbrio;
d) Para o teorema do Pascal quando um ponto de um líquido em equilíbrio sofre uma variação de pressão, todos os outros pontos sofrem a mesma variação.
10 – Uma prensa hidráulica está em equilíbrio. Sabendo-se que o êmbolo 1 possui diâmetro de 4 cm e neste é aplicada uma força de 10 N, determina a força necessária para equilibrar o sistema quando o êmbolo 2 possui a seguinte relação de área: 3A1.
Assinale a alternativa correta:
a) F = 10 N
b) F= 15 N 
c) F = 25 N
d) F = 30 N