Fenômenos de Transporte - Aula 02

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PROF. WESLEY CÂNDIDO DE MELO

EVANGELISTA TORRICELLI O físico italiano Evangelista Torricelli (1608-1647) realizou uma experiência para determinar a pressão atmosférica ao nível do mar.

Ele usou um tubo de aproximadamente 1,0 m de comprimento, cheio de mercúrio (Hg) e com a extremidade tampada. Depois, colocou o tubo , em pé e com a boca tampada para baixo, dentro de um recipiente que também continha mercúrio. Torricelli observou que, após destampar o tubo, o nível do mercúrio desceu e estabilizou-se na posição correspondente a 76 cm, restando o vácuo na parte vazia do tubo.

EXPERIÊNCIA DE TORRICELLI

Como a coluna de mercúrio que equilibra a pressão atmosférica é de 76 cm, dizemos que a pressão atmosférica ao nível do mar equivale à pressão de uma coluna de mercúrio de 76 cm. Lembrando que a pressão de uma coluna de líquido é dada por dgh:

A maior pressão atmosférica é obtida ao nível do mar (altitude nula). Para qualquer outro ponto acima do nível do mar, a pressão atmosférica é menor.

a altitude (a pressão diminui com a altitude) a temperatura (o ar quente é mais leve e sobe, diminuindo a pressão; o ar frio é mais pesado e desce, aumentando a pressão) Pressão Manométrica: É a diferença entre uma pressão absoluta e uma pressão atmosférica.

Variação da Pressão Atmosférica com a Altitude

Manometria: É o estudo dos manômetros.

Manômetros são dispositivos utilizados na medição de pressão efetiva em função das alturas das colunas líquidas. No setor industrial existem diversos tipos e aplicações.

Os manômetros (medidores de pressão) utilizam a pressão atmosférica como referência, medindo a diferença entre a pressão do sistema e a pressão atmosférica. Tais pressões chamam-se pressões manométricas. A pressão manométrica de um sistema pode ser positiva ou negativa, dependendo de estar acima ou abaixo da pressão atmosférica.

Quando o manômetro mede uma pressão manométrica negativa, ele é chamado de manômetro de vácuo.

Manômetro utilizado em postos de para calibração de pneus. (os médicos usam um sistema semelhante) A unidade de medida psi (libra por polega ao quadrado) corresponde a, aproximadamente, 0,07 atm. Assim, a pressão lida no mostrador, 26 psi, é igual a aproximadamente, 1,8 atm.

Tipos de Manômetros:

- Manômetros utilitários; - Manômetros industriais; - Manômetros herméticos ou com glicerina; - Manômetros de aço inoxidável; - Manômetros petroquímicos; - Manômetros de baixa pressão (mmca); - Manômetros de teste; - Manômetros sanitários; - Manômetros de mostrador quadrado para painel; - Manômetros para freon;

Manômetro de Tubo em U: Consiste em um tubo de vidro em forma de U, onde o fundo é parcialmente preenchido com um fluido de densidade m.

Acima deste liquido, outro fluido (geralmente ar) de densidade . As duas colunas, em geral, são de comprimentos diferentes. Se (P1  P2 ) aumenta na coluna GD do fluido de densidade m e estabiliza na posição H.

Pela diferença de níveis do líquido nos dois ramos do tubo em U, mede-se a pressão manométrica do sistema contido no reservatório. Escolhendo os dois pontos A e B mostrados na figura, temos:

pA = pB pSISTEMA = pATM + pLÍQUIDO pSISTEMA = pATM = dgh pMANOMÉTRICA = dgh

Viscosidade e Tensão de Cisalhamento

Comparação de comportamento entre um sólido e um fluido, por uma observação prática denominada “Experiência das Duas Placas”.

Consequências: 

Os pontos de um fluido, em contato com uma superfície sólida, aderem aos pontos dela, com as quais estão em contato.



Fluido é uma substância que se deforma continuamente, quando submetida a uma força tangencial constante qualquer ou , em outras palavras, fluido é uma substância que submetida a uma força tangencial constante, não atinge uma nova configuração de equilíbrio estático.

Tensão de Cisalhamento: Define-se tensão de cisalhamento média como sendo a razão entre o módulo da componente tangencial da força e a área a qual está aplicada.

Ft  A

A tensão de cisalhamento é a força tangencial por unidade de área. As unidades mais utilizadas para essa grandeza serão o kgf/𝑚2 do sistema MKS, o dina/𝑐𝑚2 (CGS) e o N/𝑚2 (SI). Observando a experiência das duas placas nota-se que a partir de um certo instante a placa superior adquire uma velocidade v0 constante. Isso demonstra que a força externa Ft aplicada na placa é equilibrada por forças internas ao fluido, visto que, não existe aceleração, pela segunda lei de Newton da dinâmica, a resultante das forças deverá ser nula (equilíbrio dinâmico).

Tal deslizamento entre camadas origina tensões de cisalhamento, que, multiplicadas pela área da placa, originam uma força tangencial interna ao fluido, responsável pelo equilíbrio da Ft externa, o que fará com que a placa superior assuma uma velocidade constante v0.

Newton descobriu que em muitos fluidos a tensão de cisalhamento é proporcional ao gradiente da velocidade, isto é, à variação da velocidade com y.

Viscosidade Absoluta ou Dinâmica

Como já vimos, a lei de Newton da viscosidade impõem uma proporcionalidade entre a tensão de cisalhamento e o gradiente de velocidade. Tal coeficiente é indicado por . Viscosidade é a propriedade que indica a maior ou a menor dificuldade de o fluido escoar (escorrer).

A viscosidade possui um valor diferente para cada fluido e varia, para um mesmo fluido, principalmente em relação à temperatura. Os gases e os líquidos comportam-se de maneiras diferentes quanto a esse aspecto.

Nos líquidos, a viscosidade diminui com o aumento da temperatura, enquanto nos gases a viscosidade aumenta com o aumento da temperatura.