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Fluidos (líquidos e gases) diferem dos sólidos pelas características das forças de coesão entre suas moléculas. Mas aqui não cabem considerações mais profundas.
Cita-se apenas uma das principais diferenças práticas que se pode observar entre sólidos e fluidos: nos primeiros, uma força atuante determina a intensidade da deformação e, nos fluidos, ela determina a velocidade da deformação.
Viscosidade
| Topo pág | Fim pág |Sejam duas lâminas paralelas, distantes
y entre si conforme Figura 01, entre as quais existe um fluido. Considera-se a inferior fixa e, na lâmina superior (de área S), é aplicada uma força tangencial F, que faz a camada fluida em contato com ela deslocar-se com uma velocidade v.
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| Figura 01 |
| F | = τ = η | v | #A.1# | |
| S | y |
Ou seja, a tensão de cisalhamento τ na superfície do fluido é diretamente proporcional à velocidade adquirida e inversamente proporcional à distância entre as superfícies.
O coeficiente de proporcionalidade η é denominado viscosidade dinâmica do fluido.
Partindo da lâmina superior, a velocidade v' de uma camada intermediária decresce linearmente até zero na lâmina inferior.
Unidade do Sistema Internacional (SI) para viscosidade dinâmica:
N s / m2 (newton-segundo por metro quadrado) = Pa s (Pascal-segundo) = PI (poiseuille).
A unidade poise, usada em outros sistemas, equivale a 10−1 N s / m2 (ou 10−1 Pa s).
Na prática, é bastante utilizado o conceito de viscosidade cinemática (ν), que é a relação entre a viscosidade dinâmica e a massa específica (μ) do fluido:
| ν = | η | #B.1# | |
| μ |
A unidade SI é m2 / s (metro quadrado por segundo). A unidade stoke (St) equivale a 10−4 m2/s.
A viscosidade dos fluidos diminui com o aumento da temperatura. Para a água entre 0 e 100ºC, vale aproximadamente:
| ν = | ν0 | #C.1#. Onde: | |
| 1 + 0,034 t + 0,00022 t2 |
ν0 = 1,8 10−6 m2/s
t: temperatura em ºC.Compressibilidade dos fluidos
| Topo pág | Fim pág |Na grande maioria das aplicações práticas, considera-se que os líquidos são incompressíveis e os gases compressíveis por excelência. Entretanto, essa regra genérica nem sempre é válida. Exemplos:
• no estudo do golpe de aríete em tubulações, a água deve ser tratada como fluido compressível.
• o ar em dutos de ventilação, onde as variações de pressão são pequenas, pode ser considerado incompressível.
O módulo de compressibilidade de um fluido é dado por:
| α = − | 1 | dv | #A.1#. Onde: | ||
| v | dp |
v: volume especifico.
p: pressão do fluido.
O inverso do módulo de compressibilidade é módulo de elasticidade:
| E = − v | dp | #A.2# | |
| dv |
Para água a 0ºC e pressão atmosférica normal,
E ≈ 2000 MPa.Nos gases ideais, segundo relações da termodinâmica,
pvn = constante. Diferenciando,n p vn−1 dv + vn dp = 0 dp/dv = − n p/v
Então,
| E = − v | dp | = n p | #B.1# |
| dv |
Isso significa que o módulo de elasticidade dos gases depende da transformação termodinâmica e da pressão. Se a transformação for isotérmica,
n = 1, tem-se E = p, ou seja, dependerá apenas da pressão.Topo | Índice do grupo | Página anterior | Próxima página | Última revisão ou atualização: Jun/2008
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