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AULA PRÁTICA – 2
PROPRIEDADES FUNDAMENTAIS DOS FLUIDOS
1) - M A S S A E S P E C Í F I C A ( ρρ ρρ ) OU DENSIDADE ABSOLUTA ( ρ ).
- É o quociente entre a Massa do fluido e o Volume que contém essa massa.
m
ρρ^ ρρ^ = ----------
V
onde: ρ = massa específica
m = massa do fluido V = volume correspondente do fluido
SISTEMA: UNIDADE:
Sist. Internacional ( S.I.). kg / m^3
Sist. Técnico UTM / m^3 ou kgf s^2 / m^4
Exemplos: a) massa específica da Água ( 4° C )
ρ = 1 g / cm^3 ( Sistema C.G.S. )
ρ = 1.000 kg / m^3 ( Sistema Internacional – S.I. )
ρ = 101,94 UTM / m^3 ou kgf s^2 / m^4 ( Sistema Técnico )
b) massa específica do Mercúrio (Hg)
ρ = 13.595,1 kg / m^3 ( Sistema Internacional – S.I. )
ρ = 1.385,84 UTM / m^3 ou kgf s^2 / m^4 (Sistema Técnico )
- P E S O E S P E C Í F I C O ( (^) γγγγ )
- É o quociente entre o PESO de um dado fluido e o VOLUME que o contém.
W γγ γγ = ----------- V
onde: γ = peso específico
W = peso do fluido V = volume correspondente do fluido
SISTEMA: UNIDADE:
Sist. Internacional ( S.I.). N / m^3
Sist. Técnico kgf / m^3
Exemplos: a) peso específico da Água ( 4° C ):
γ = 9.806,65 N / m^3 ( Sistema Internacional – S.I. )
γ = 1.000 kgf / m^3 ( Sistema Técnico )
b) peso específico do Mercúrio ( Hg):
γ = 133.368 N / m^3 (Sistema Internacional – SI)
γ = 13.595,1 kgf / m^3 ( Sistema Técnico )
OBSERVAÇÃO:
W m. g γ = --------- = --------- V V
m
mas, ρ = ---------
V
portanto, γγγγ = ρρ ρρ g
4) – V I S C O S I D A D E ( ATRITO INTERNO):
- É a propriedade dos fluidos responsável pela resistência ao deslocamento ( deformação ). Exemplo: Óleo lubrificante escoa mais lentamente que a água ou álcool.
IMPLICAÇÃO:
- Em conseqüência da viscosidade , o escoamento de fluidos dentro das canalizações
somente se verifica com “ PERDA “ de energia , perda essa designada por “ PERDA DE
CARGA ” (Figura-1)
COEFICIENTE DE VISCOSIDADE DINÂMICA ( μ )
SISTEMA: UNIDADE:
Sist. Internacional ( S.I.). N s/ m^2 ou kg / m s
Sist. Técnico kgf s/ m^2
COEFICIENTE DE VISCOSIDADE CINEMÁTICO ( ν ) μμμμ νν νν = ---------
SISTEMA: UNIDADE:
Sist. Internacional ( S.I.). m^2 / s
Sist. Técnico m^2 / s
- A viscosidade é medida pelo equipamento denominado VISCOSÍMETRO.
5) – C O E S Ã O:
- É uma pequena força de atração entre as moléculas do próprio líquido (atração eletroquímica).
- A formação da gota d’água é devida à coesão (Figura-2).
- Essa propriedade é que permite às moléculas fluídas resistirem a pequenos esforços de tensão.
6) – A D E S Ã O:
Quando um líquido está em contato com um sólido , a atração exercida pelas moléculas do sólido pode ser maior que a atração existente entre as moléculas do próprio líquido (coesão) (Figura-3).
7) – T E N S Ã O S U P E R F I C I A L ( σσσσ (^) s) e C A P I L A R I D A D E:
- Na superfície de contato entre dois fluidos não micíveis (fluidos que não se misturam, como por exemplo: água e ar), forma-se uma película elástica capaz de resistir a pequenos esforços (Figura-4).
FIGURA - 4 Ilustração da Tensão Superficial.
- A tensão superficial é a força de coesão necessária para formar a película.
10) – P R E S S Ã O de V A P O R ou T E N S Ã O d e V A P O R (hv ou Pv)
- Pressão de vapor ou tensão de vapor corresponde ao valor da pressão na qual o líquido passa da fase líquida para a gasosa. Na superfície de um líquido há uma troca constante de moléculas que escapam para a atmosfera (evaporação) e outras que penetram no líquido (condensação). Visto que este processo depende da atividade molecular e que esta depende da temperatura e da pressão, a pressão de vapor do líquido também depende destes, crescendo o seu valor com o aumento da pressão e da temperatura (Tabela-1)
- Quando a pressão externa, na superfície do líquido, se iguala à pressão de vapor, este se evapora. Se o processo no qual isto ocorre é devido ao aumento da temperatura do líquido, permanecendo a pressão externa constante, o processo é denominado de EVAPORAÇÃO. Caso isto se dê pela mudança da pressão local enquanto a temperatura permanece constante, o fenômeno é conhecido por CAVITAÇÃO. Este fenômeno ocorre, normalmente, em escoamentos sujeitos às baixas pressões, próximos à mudança de fase do estado líquido para o gasoso e constitui um grande problema em válvulas e sucção de bombas.
Implicações:
a) - A temperatura de ebulição da água muda com a altitude (pressão atmosferica). Por exemplo, a água entra em ebulição à temperatura de 100 ºC quando a pressão é 1, kgf/cm2 (1atm), ou seja, ao nível do mar, mas também pode ferver a temperaturas mais baixas se a pressão também for menor (ou seja, em locais mais altos).
b) - A máxima altura possível de sução da bomba é limitada pela pressão de vapor do líquído. As tubulações de sucção nas bombas que não trabalham afogadas, como as usadas na maioria dos projetos de irrigação, trabalham com pressão inferior à pressão atmosférica. Se na entrada da bomba houver pressão inferior à pressão de vapor da água, haverá formação de bolhas de vapor, podendo até interromper a circulação da água ou formar muitas bolhas menores, que, ao atingirem as regiões de pressão positivas, ocasionam implosões, causando ruídos (martelamento) e vibrações no sistema. Tal fenômeno denomina-se CAVITAÇÃO e provoca a “corrosão” das paredes da carcaça da bomba e das palhetas do rotor, bem como reduz a sua eficiência.
- Na prática, recomendam-se os seguintes valores máximos para a altura de sucção: 6,5 m ao nível do mar, 5,5 m para a altitude de 1.500 m e 4,5 m para a altitude de 3.000 m, contudo, quanto menor for a altura de sucção, melhor será o desempenho da bomba.
c) - A medida da tensão de água no solo , realizada com o auxílio de tensiômetros de cápsula porosa preenchidos com água, é limitada pela tensão de vapor (a leitura máxima do tensiômetro é de 70kPa ).
TABELA – 1 PROPRIEDADES FÍSICAS DA ÁGUA DOCE, À PRESSÃO ATMOSFÉRICA
(g=9,80665 m/s^2 )
TEMPE- RATURA OC
PESO ESPECÍFICO γ N/m^3
MASSA ESPECÍFICA ρ kg/m^3
VISCOSIDADE CINEMÁTICA ν m^2 /s
TENSÃO SUPERFICIAL σ N/m
PRESSÃO DE VAPOR PV kPa
PRESSÃO DE VAPOR PV/γ m 0 5
1,785x10- 1,519x10-
1,306x10- 1,139x10-
1,003x10- 0,893x10-
0,800x10- 0,658x10-
0,553x10- 0,474 x10-
0,413x10- 0,364x10-
0,326x10- 0,294x10-
NOS CÁLCULOS HABITUAIS DE HIDRÁULICA, NO SISTEMA INTERNACIONAL DE UNIDADES , QUANDO A TEMPERATURA NÃO É ESPECIFICADA, UTILIZA-SE :
ρ = 1.000 kg/m^3
γ = 9.810 N/m^3
ν = 1,003 x 10-6^ m^2 /s
