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SUMÁRIO

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Conceitos e definições fundamentais

" Introdução

" Mecânica dos Fluidos

"

Fluidos e propriedades

" Meio Contínuo

" Limite de validade do meio contínuo

"

Noções básicas de forças

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CONCEITOS E DEFINIÇÕES FUNDAMENTAIS

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Introdução: O que são fenômenos de transferência (ou de transporte)?

Estuda a transferência de quantidades de movimento (momento), energia e matéria

O processo de transporte é caracterizado pela tendência ao equilíbrio.

Transferência de calorMecânica dos Fluidos Transferência de massa

FORÇA MOTRIZ O Movimento no sentido do equilíbrio é causado por uma diferença de potencial

TRANSPORTE Alguma quantidade física é transferida

MEIO A massa e a geometria do material onde as variações ocorrem afetam avelocidade e a direção do processo

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Introdução:

FLUIDO

Estados da matéria # sólido, líquido, gás e plasma.

Mecânica dos fluidos

Transferência de calor e massa

Assumem aforma dorecipiente que

os contêm.

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Meio contínuo:

Hipótese de contínuo:

x

y

z

t1

x

y

z

t2

Os meios físicos em que os processos ocorrem serão supostos de contínuos,ou seja, distribuição contínua da matéria no espaço tridimensional (x,y,z) e notempo t.

Distância entreátomos deágua: 0,96 Å

Macroscópico

Volume de controle

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Limite de validade do Modelo de Meio contínuo:

Validade: Elevado número de moléculas no menor volume da matéria, emque mantém a média estatística definida e a propriedade medida sofre uma

variação contínua.

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Meio contínuo:

Quando se refere a propriedades em um ponto no meio contínuo, estáse considerando a média estatística do efeito de um grande número demoléculas em torno deste ponto.

PROCESSO MODELAGEM SOLUÇÃO

$ A cada ponto do espaço corresponde um ponto do fluido;

$ Não existem vazios no interior do fluido;

$ Despreza-se a mobilidade das moléculas e os espaços intermoleculares.

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Mecânica dos fluidos:

Estuda o comportamento físico dos fluidos e as leis que regem tal

comportamento. Estudo do comportamento dos fluidos em repouso

(Fluidoestática) e em movimento (Fluidodinâmica).

Dinâmica dos fluidos ou transporte de movimento

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Fluidos:

É uma sustância que se deforma continuamente sob a

aplicação de uma tensão de cisalhamento (força tangencial),

não importa sua intensidade.

F

Sólido

F

Fluido

F F

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Fluidos:

Compressíveis Incompressíveis

Gases Líquidos

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!

Fluidos:


Gases

F

V1

Líquidos

F

V

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!

Fluidos:


Gases

V2

F

Líquidos

V

F

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Fluidos:

Massa específica :

Unidades:

Sistema SI kg/m3

Sistema CGS g/cm3

Sistema MKS kgf.s2/m4

Densidade

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! Fluidos:

Peso específico :

Unidades: Sistema SI N/m3

Sistema CGS dines/cm3

Sistema MKS kgf/m3

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! Exemplo Proposto:

Colocam-se 4 kg de mercúrio (! = 13,6 g/cm3) em um recipiente em formade prisma reto de base quadrada, com área de 100 cm2 de área da base.Determinar a altura a que se elevaria o líquido no recipiente.

Mercúrio

h

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! Noções básicas de forças:

Forças de superfície:

Força de atrito, pressão, cisalhamento. São externas à matéria.

Proporcionais à superfície sobre a qual atuam

Forças de campo:

Força gravitacional, elétrica e magnética. Inerentes à matéria

Proporcionais ao volume dos corpos

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Forças de campo:

Lei de Newton:

A aceleração de um corpo é diretamente proporcional a força exercidaneste corpo e inversamente proporcional a massa do corpo.

Dimensões e Unidades

A força peso está relacionada com a massa e a aceleração da gravidade.

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! Dimensões e unidades:

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Relação entre o SI e os outros sistemas

k – constante de proporcionalidade cujo valor numérico e unidadesdependem das unidades escolhidas para F, m e a.

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! Exercícios:

1. Colocam-se 4 kg de mercúrio (! = 13,6 g/cm3) em um recipiente emforma de prisma reto de base cilíndrica, com área de 100 cm2 de áreada base. Determinar a altura a que se elevaria o líquido no recipiente.Qual a altura que se elevaria o líquido este fosse gasolina (! = 0,7 g/

cm3

).2. Sabe-se que 3 dm3 de um líquido possui 2550 g. Calcular o peso

específico, a massa específica e a densidade relativa deste líquido noSI e no sistema técnico.

3.

Sabendo-se que 5m3

de um óleo combustível a 27ºC pesam 42500N,calcular o seu peso específico e sua densidade em relação à água (! =1000 kg/m3.

4. Ao passar de um local onde g1= 9,78 m/s2 para um local onde g2= 9,82m/s2, um líquido experimenta um acréscimo de peso igual a 0,12N.

Determinar a massa deste líquido em kg e lbm.

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Força de atrito, pressão, cisalhamento. São externas à matéria.

Proporcionais à superfície sobre a qual atuam

Forças de campo:

Força gravitacional, elétrica e magnética. Inerentes à matéria

Proporcionais ao volume dos corpos

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Para um sólido, as tensões são desenvolvidas quando um material édeformado ou cisalhado elasticamente; para um fluido, as tensões decisalhamento aparecem devido ao escoamento viscoso.

Fn # Pressão Ft # Cisalhamento

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Fluido

F F

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Fluido Newtoniano:

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Princípio da aderência: Ospontos de um fluido em

contato com uma superfíciesólida (placa) adquirem a

mesma velocidade dospontos desta, não ocorrendodeslizamentos.

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Viscosidade Absoluta ou dinâmica

Lei de Newtonpara viscosidade

Causada pela coesãointermolecular e pela

transferência de momentolinear através do fluido

Unidade: Pa.s (SI)

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Dividindo-se a viscosidade dinâmica pelamassa específica tem-se:

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$ Viscosidade é a medida da resistência do fluido ao movimentoquando uma força exterior atua sobre ele, como por exemplo umdiferencial de pressão ou gravidade;

$ Não está relacionada diretamente com a densidade do líquido. Porexemplo, o óleo de soja é mais viscoso que a água, porém menosdenso;

$ A medida que a temperatura do líquido aumenta, as forçasmoleculares coesivas diminuem resultando em uma diminuição da

viscosidade;$ Para gases, o oposto ocorre, ou seja, com o aumento da temperaturaa viscosidade aumenta pois aumenta as colisões aleatórias entre asmoléculas de gases;

$ A viscosidade é usualmente considerada independente da pressão

(aumento insignificante).

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