aos Fenômenos de Transporte Aula 2 - Mecânica dos fluidos Engenharia de Produção 2012/1 aos Fenômenos de Transporte
O conceito de fluido Dois pontos de vista: Macroscópico: observação da matéria do ponto de vista sensorial (matéria consiste no que tocamos e vemos ) Microscópico: descrição da matéria através de sua estrutura molecular Vamos nos ater primeiramente ao ponto de vista macroscópico. aos Fenômenos de Transporte
Definição elementar de fluido Definição mais elementar de fluido: é uma substância que não tem forma própria, assume o formato do recipiente que o contém. Líquidos: fluido que apresenta superfície livre Gases: fluido que não apresenta superfície livre. aos Fenômenos de Transporte
Definição elementar de fluido Definição mais elementar de fluido: é uma substância que não tem forma própria, assume o formato do recipiente que o contém. Líquidos: fluido que apresenta superfície livre Gases: fluido que não apresenta superfície livre. Do ponto de vista prático, essa definição de fluido não nos leva muito longe... aos Fenômenos de Transporte
Experiência das duas placas Definição mais rigorosa de fluido é necessária. Ponto de partida: experiência das duas placas. Sólido entre placas: Força tangencial constante sólido se deforma angularmente até uma nova situação de equiĺıbrio estático. aos Fenômenos de Transporte
Experiência das duas placas Fluido entre placas: Princípio da aderência: os pontos de um fluido em contato com uma superfície sólida possuem a mesma velocidade que essa superfície. aos Fenômenos de Transporte
Experiência das duas placas Escoamento laminar ou estacionário: camadas adjacentes deslizam sobre as outras de forma ordenada Escoamento turbulento: camadas apresentam evolução temporal desordenada do ponto de vista macroscópico. aos Fenômenos de Transporte
Equação de Newton para a viscosidade Movimento relativo entre placas: t = 0, velocidade nula início do movimento: é acelerada por uma força externa F. após algum tempo, o fluido ganha momento linear e se aproxima do escoamento laminar. Nesse instante, A força externa é equilibrada com a força tangencial interna ao fluido (originadas do atrito entre camadas devido as diferenças de velocidade entre as mesmas), e a superfícia passa a se deslocar com v constante. Deslocamento relativo entre placas tensões de cisalhamento aos Fenômenos de Transporte
Equação de Newton para a viscosidade τ yx = µ dv x dy τ yx (tensão de cisalhamento): Força (na direção x) por unidade de área perpendicular à direção y.(f µ = τ yx A) µ constante de proporcionalidade inerente ao fluido, chamada de viscosidade. Fluidos que obedecem à eq.(1) são chamados de fluidos newtonianos. (Tema de seminário 1: fluidos não-newtonianos) aos Fenômenos de Transporte (1)
Equação de Newton para a viscosidade Unidade de µ: [µ] = Pa s Exercício 1: demonstre! (2) Considerando o fluido como sendo um meio contínuo e homogêneo (propriedades médias coincidem com propriedades dos pontos), definimos as seguintes grandezas: ρ = m V massa específica (3) γ = G V peso específico (4) ν = µ ρ viscosidade cinemática (5) Exercício 2: defina as unidades das grandezas acima no S.I aos Fenômenos de Transporte
Equação de Newton para a viscosidade Fato empírico: µ depende da temperatura e da pressão. De modo geral: gases com baixa densidade: viscosidade aumenta com o aumento da temperatura ĺıquidos: viscosidade diminui com o aumento da temperatura Tema de seminário 2: modelos para a dependência µ(t ). Tema de seminário 3: Será que existem fluidos com viscosidade nula? Superfluidez aos Fenômenos de Transporte
Equação de Newton para a viscosidade aos Fenômenos de Transporte
Modelos mais realistas para a viscosidade Tarefas: Ler o tópico Dependência de temperatura e pressão da viscosidade. Ler o tópico Teoria molecular da viscosidade de gases a baixas densidades. Ler o tópico Teoria molecular para a viscosidade de ĺıquidos aos Fenômenos de Transporte