LOQ 4083 - Fenômenos de Transporte I

Documentos relacionados
LOQ Fenômenos de Transporte I

UNIDADES EM QUÍMICA UNIDADES SI COMPRIMENTO E MASSA

Sistemas Unitários: Análise Dimensional e Similaridades

1 de 6 9/8/ :23. .: Unidades Legais de Medida :. O Sistema Internacional de Unidades - SI

Descrevendo Grandezas Físicas. Prof. Warlley Ligório Antunes

BASES DO SISTEMA MÉTRICO DECIMAL NOÇÕES BÁSICAS DE CONVERSÃO DE UNIDADES

Definições e Conversões

UNIVERSIDADE FEDERAL DA BAHIA ESCOLA POLITÉCNICA DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA QUÍMICA ENG 008 Fenômenos de Transporte I A Profª Fátima Lopes

1) Estática dos Fluidos Professor Dr. Paulo Sergio Catálise Editora, São Paulo, 2011 CDD

ISO 9001:2000 SISTEMA INTERNACIONAL DE UNIDADES - SI.

Mecânica dos Fluidos. Unidade 1- Propriedades Básicas dos Fluidos

CONCEITOS BÁSICOS DA TERMODINÂMICA

Pa=N/m 2. m 3 /h. kwh. m.c.a. atm. bar. 2º Jg. Bobina Serviço. Passo = 1 a 4 2º Jg. Bobina Auxiliar. Passo = 1 a 7. 1º Jg.

1 CONCEITUAÇÃO DAS GRANDEZAS USADAS NOS BALANÇOS DE MASSA E ENERGIA

FÍSICA. Do grego physis = natureza. contato@profmueller.net. Site:

Sistemas simples a uma dimensão

O Universo e Composição Fundamental

Fenômenos de Transporte

Soluções das Questões de Física da Universidade do Estado do Rio de Janeiro UERJ

Mecânica dos Fluidos. Unidade 1- Propriedades Básicas dos Fluidos

Lista de Exercícios - Unidade 6 O que é ciência, notação científica e unidades

QUÍMICA ELEMENTAR TABELA 1

SISTEMA INTERNACIONAL DE UNIDADES (SI)

ANEXO D CONVERSÃO DE UNIDADES

Ismael Rodrigues Silva Física-Matemática - UFSC. cel: (48)

8/3/18. Unidades e Dimensões. Objetivos desta aula. Dimensões e Unidades. Dimensões e Unidades CONTROLE DE PROCESSOS NA INDÚSTRIA

FENÔMENOS DE TRANSPORTE

Grandezas. Sistemas de Unidades. Sistemas de Unidades. Dimensões Unidades Medidas. Sistemas de Unidades. Sistemas de Unidades. Sistema Internacional

Dinâmica de um Sistema de Partículas

Unidades e Dimensões

Exemplos de condutores: cobre, alumínio, ferro, grafite, etc. Exemplos de isolantes: vidro, mica, fenolite, borracha, porcelana, água pura, etc.

Capitulo 2 - Sistemas de Unidades

1) Unidades de Medida

O SISTEMA INTERNACIONAL DE UNIDADES

Fenômenos de transferência

Universidade Federal de Pelotas. Centro de Engenharias Colegiado de Engenharia Civil 2013/02

Universidade do Vale do Paraíba Faculdade de Engenharias, Arquitetura e Urbanismo - FEAU. Fundamentos Física Prof. Dra. Ângela Cristina Krabbe

Conjuntos Numéricos. É um subconjunto de números naturais que possuem exatamente dois divisores: o número 1 e ele mesmo. { }

Regras de Conversão de Unidades

PSI 2461 ELETRÔNICA DE CONTROLE INDUSTRIAL. Notas de apoio didático. Profs. Adnei Melges de Andrade e Octávio Ferreira Affonso

1 TIPOS DE PAPEL E LETRAS

Exercícios Algarismos Significativos e Erros

ROTEIRO DE RECUPERAÇÃO ANUAL DE FÍSICA 2 a SÉRIE

CAPÍTULO 6 Termologia

Algarismos Significativos

Unidades básicas do SI

Tópico 2. Conversão de Unidades e Notação Científica

CAPÍTULO 7 PSICROMETRIA. - Dimensionamento de sistemas de acondicionamento térmico para animais e plantas

TOPOGRAFIA O LEVANTAMENTO TOPOGRÁFICO

INSTITUTO SUPERIOR DE AGRONOMIA Agricultura e Máquinas Agrícolas I e II FACTORES DE CONVERSÃO E CONSTANTES ÚTEIS EM AGRONOMIA E ECOLOGIA

A tabela abaixo mostra os múltiplos e submúltiplos do metro e os seus respectivos valores em relação à unidade padrão:

Aula 1: Medidas Físicas

1.1.2 PROPRIEDADES FUNDAMENTAIS DOS FLUIDOS

Módulo I Conceitos Fundamentais e Sistemas de Unidades

Introdução aos conceitos de medidas. Prof. César Bastos

Introdução. As grandezas físicas e suas unidades

Unidades de Medidas e as Unidades do Sistema Internacional

Parte A FÓRMULAS Spiegel_II_01-06.indd 11 Spiegel_II_01-06.indd :17: :17:08

Aluno(a): Nº. Professor: Fabrízio Gentil Série: 2 o ano Disciplina: Física - Calorimetria. Pré Universitário Uni-Anhanguera

TOPOGRAFIA EMENTA. 1 de outubro de 2015 Prof. Esp. Vinicius Melo Nogueira Silva 2

CAPÍTULO 1 INTODUÇÃO. O DESENVOLVIMENTO DE BIOPROCESSOS. INTRODUÇÃO AOS CÁLCULOS DE ENGENHARIA

Sistema internacional de unidade, prefixos e mudanças de unidades

FUNDAMENTOS DA PNEUMÁTICA I

Em geral, todas as variáveis processuais possuem unidades. De comprimento, de massa, de tempo, temperatura, pressão, velocidade, energia, etc.

FCM 0410 Física para Engenharia Ambiental

Eletricista Instalador Predial de Baixa Tensão Eletricidade Básica Jones Clécio Otaviano Dias Júnior Curso FIC Aluna:

Múltiplos e submúltiplos

Leia com atenção todas as questões antes de responder.

CAPITULO 1 INTRODUÇÃO ÀS CIÊNCIAS TÉRMICAS 1.1 CIÊNCIAS TÉRMICAS

Programa de Retomada de Conteúdo 1º Bimestre

Questões sobre. Análise. Dimensional

Fundamentos de Física. Vitor Sencadas

Janeiro / Catálogo de Produtos

Universidade de São Paulo Departamento de Geografia FLG Climatologia I. Pressão Atmosférica

CURSOS. Licenciatura em Informática Matemática Sistemas de Informação

Prof. Marcos Antonio

V.7. Noções Básicas sobre o uso da Potência e do Torque do Motor.

Inspeção de Sistemas de. Módulo 4 Medição de Vazão

QUÍMICA TECNOLÓGICA I

Características de um fluido

Sistema Internacional de Unidades (SI) e Medida

Faculdades Anhanguera

e a temperatura do gás, quando, no decorrer deste movimento,

Lista de Análise Dimensional

21/2/2012. Hidráulica. Programa

Recuperação. - Mecânica: ramo da Física que estuda os movimentos;

Sistema Internacional de unidades (SI). 22/06/1799 sistema métrico na França

REVISÃO UNIVERSIDADE FEDERAL DE PELOTAS CENTRO DE INTEGRAÇÃO DO MERCOSUL CURSO SUPERIOR DE TECNOLOGIA EM TRANSPORTES TERRESTRES

DATA: 17/12/2015 VALOR: 20,0 NOTA: NOME COMPLETO:

2. PROPRIEDADES GERAIS DOS FLUIDOS

Análise Dimensional Notas de Aula

FCM 208 Física (Arquitetura)

Transitores de tempo em domínio de tempo

MEF Ciências de Engenharia Química

MECÂNICA TÉCNICA E RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS PROFESSOR: EVANILTON BARBOSA AULA 01

PLASTOFLEX tintas e plásticos ltda. GUIA PARA CONSULTA

Física - UFRGS Alternativa D Afirmativa I Um ano corresponde à distância percorrida pela luz durante um ano.

2aula TEORIA DE ERROS I: ALGARISMOS SIGNIFICATIVOS, ARREDONDAMENTOS E INCERTEZAS. 2.1 Algarismos Corretos e Avaliados

Transcrição:

LOQ 4083 - Fenômenos de Transporte I FT I 01 Revisão de Dimensões, Unidades e Medidas Prof. Lucrécio Fábio dos Santos Departamento de Engenharia Química LOQ/EEL Atenção: Estas notas destinam-se exclusivamente a servir como roteiro de estudo. Figuras e tabelas de outras fontes foram reproduzidas estritamente com fins didáticos.

Revisão de Dimensões, Unidades e Medidas Objetivos Ao terminar esta etapa você deverá ser capaz de: Compreender a importância da utilização das unidades nos diversos ramos da ciência Diferenciar Dimensão e Unidade Reconhecer os vários sistemas de unidades empregados no dia a dia Ter conhecimento pra tico de precisa o e reconhecer a importa ncia da homogeneidade dimensional nos ca lculos de engenharia 2

Sistema Internacional de Unidades (SI) Desenvolvido em 1960 É utilizado em quase todo planeta; Visa uniformizar e facilitar as medições e as relações internacionais daí decorrentes; Sua necessidade... Libéria (Africa) USA (América do norte) Myanmar (Asia) 3

Dimensões Pode ser uma grandeza qualquer ou mesmo uma variável de processo. Reconhecer uma dimensão pelas suas unidades e saber como converte-las é uma habilidade de grande importância na análise de processos industriais. Instrumentos de medida As dimensões são os conceitos elementares de medida que se conhece, tais como: comprimento (L); massa (M); tempo (T); temperatura (Ө) É uma propriedade que pode ser medida ou calculada pela multiplicação e/ou divisão de dimensões básicas. 4

Unidades São valores específicos, definidos por convenção para expressar as dimensões, tais como: metro para comprimento: [m] ; quilometro por hora para velocidade: {km/h] ; ou centímetro cúbico para volume [cm 3 ]. Dividem-se em: Unidades fundamentais (ou básicas); Unidades derivadas. 5

Para darmos andamento em nosso estudo, devemos estar aptos a responder: Qual é maior 8 ou 80? Para responder a essa pergunta devemos pensar em definir a grandeza Como assim teacher??? 6

A grandeza será definida pela equação dimensional: dim Q = [Q] = L a M b T c Ө d N e I f J g Onde: Q é o símbolo da grandeza e os expoentes indicam o grau de dependência entre a grandeza derivada e a grandeza fundamental. Essa equação algébrica relaciona uma unidade derivada com as unidades de base. Desde modo, as unidades de Q no Sistema Internacional (SI) são: m a kg b s c K d mol e A f cd g 7

A definição quantitativa depende do sistema de unidade considerado. Por exemplo, se considerarmos o Sistema Internacional (SI), para várias áreas da engenharia, temos como grandezas fundamentais: Dimensão Unidade Símbolo M massa quilograma kg L comprimento metro m T tempo segundo s 8

Exemplo Considerando a grandeza derivada velocidade (símbolo aleatório: v), cuja definição é a razão do espaço percorrido (Δx) em um intervalo de tempo (Δt), a equação resultante é: v = Δx/ Δt Daqui, estabelece-se então a equação de dimensão da grandeza. v = [v] = L 1 M 0 T -1 Ө 0 N 0 I 0 J 0 v = [v] = L 1 T -1 v = [v] = m 1 s -1 9

Ao acrescentar unidades aos números que não são fundamentalmente adimensionais, obtém-se as seguintes vantagens: Reduz a chance de se cometer erros nos cálculos; Reduz o volume de cálculos intermediários; Abordagem lógica do problema; Fácil entendimento do significado físico dos números utilizados. 10

A Tabela 1 apresenta as 7 (sete) unidades básicas do sistema SI. Tabela 1 Unidades SI básicas Dimensão Unidade Símbolo Massa (M) quilograma Kg Comprimento (L) metro m Tempo (T) segundo s Temperatura (Ө) kelvin K Quantidade de matéria (N) mol mol Intensidade de corrente elétrica (I) ampère A Intensidade luminosa (J) candela cd Muitas outras unidades são derivadas das unidades básicas SI. Algumas dessas unidades nomes especiais. são apresentadas na Tabela 2, e não apresentam 11

Unidades derivadas das unidades básicas SI Tabela 2 Unidades derivadas das unidades básicas SI Dimensão Unidade Símbolo Área metro quadrado m 2 Volume metro cúbico m 3 Velocidade metro por segundo m.s -1 Aceleração metro por segundo quadrado m.s -2 Densidade quilograma por metro cúbico kg.m -3 Outras unidades derivadas do SI apresentam nomes especiais. A Tabela 3 mostra algumas dessas unidades. 12

Unidades SI Tabela 3 Unidades derivadas das unidades básicas SI Dimensão Unidade Símbolo Definição Força newton N kg.m.s -2 Energia ou trabalho joule J kg.m 2.s -2 Pressão pascal Pa kg.m -1.s -2 (= N.m -2 ) Carga elétrica coulomb C A.s Diferença de potencial elétrico volt V J.A -1.s -1 (= J.C -1 ) Frequência hertz Hz s -1 Muitas unidades antigas foram definidas em termos de SI e são conservadas por serem tradicionais e úteis. Algumas são apresentadas na Tabela 4. 13

Unidades SI Tabela 4 Unidades derivadas das unidades básicas SI Dimensão Unidade Símbolo Definição Tempo minuto min 60 s hora h 3.600 s dia d 86.400 s Volume litro L 10-3 m 3 = 1 dm 3 Temperatura grau celsius o C k 273,15 As potências de dez são utilizadas por conveniência com menores ou maiores unidades no SI, conforme apresentado na Tabela 5. 14

Unidades SI Tabela 5 Alguns prefixos usados no sistema métrico Prefixo Símbolo Significado Exemplo giga G 10 9 1 gigâmetro (Gm): 1 x 10 9 m mega M 10 6 1 megâmetro (Mm): 1 x 10 6 m quilo k 10 3 1 quilômetro (km): 1 x 10 3 m deci d 10-1 1 decímetro (dm): 0,1 m centi c 10-2 1 centímetro (cm): 0,01 m mili m 10-3 1 milímetro (mm): 0,001 m micro μ 10-6 1 micron (μm): 1 x 10-6 m nano n 10-9 1 nanômetro (nm): 1 x 10-9 m pico p 10-12 1 picômetro (pm): 1 x 10-12 m femto f 10-15 1 femtômetro (fm): 1 x 10-15 m 15

Outros sistemas utilizados em processos industriais Tabela 6 Sistema CGS (cm-g-s) Dimensão Unidade Símbolo Massa (M) grama g Comprimento (L) centímetro cm Tempo (T) segundo s Temperatura (Ө) celsius o C Tabela 7 Sistema Americano de Engenharia (SAE) Dimensão Unidade Símbolo Massa (M) libra-massa lb m Comprimento (L) pé ft Tempo (T) segundo s Temperatura (Ө) rankine ou fahrenheit o R ou o F 16

A Tabela 8 apresenta as relações entre as unidades utilizadas para expressar as principais dimensões encontradas nos processos industriais. Tabela 8 - Relações entre as unidades Massa 1 Kg = 1000 g = 0,001 t = 2,20462 lb m 1 lb m = 453,593 g; 1 slug = 14, 5939 Kg = 32,2 lb m Comprimento 1 m = 100 cm = 1.000 mm = 10 6 micra (µ) = 10 10 angstrons (Å) = = 39,37 in = 3,2808 ft = 1,0936 jarda = 0,0006214 milha = 10-3 Km Volume Força 1 m 3 = 1.000 L = 10 6 cm 3 = 10 6 ml = 35,3145 ft 3 = 264,17 gal 1 ft 3 = 1.728 in 3 = 7,4805 gal = 0,028317 m 3 = 28,317 L 1 N = 1 kg.m/s 2 = 10 5 dinas = 10 5 g.cm/s 2 = 0,22481 lb f = 0,1019 kg f 1 lb f = 32,174 lb m.ft/s 2 = 4,4482 N = 4,4482.10 5 dina O Slug é uma unidade de massa no Sistema Inglês. O slug se define como a massa que se desloca a uma aceleração de 1 ft/s² quando se exerce uma força de uma Libra força sobre ela. 17

Continuação da Tabela 8 Tabela 8 - Relações entre as unidades Pressão 1 atm = 1,01325.10 5 N/m 2 (Pa) = 101,325 KPa = 1,01325 bar = 1,01325.10 6 dina/cm 2 = 1,033 Kg/cm 2 = 760 mm Hg a 0 o C (torr) = 10,333 mh 2 O a 4 o C = 14,696 lb/in 2 (psi) = 33,9 ft H 2 O a 4 o C = 29,921 in Hg a 0 o C Energia 1 J = 1 N.m = 10 7 erg = 10 7 dina.cm = 2,778.10-7 KW.h = 0,23901 cal = 0,7376 lb f.ft = 9,486.10-4 BTU Potência 1 W = 1 J/s = 0,23901 cal/s = 0,7376 lb f.ft/s = 9,486.10-4 BTU/s = 1,341.10-3 HP Temperatura T(K) = T( o C) + 273,15 T( o R) = T( o F) + 459,67 T( o R) = 1,8. T(K) T( o F) = 1,8. T( o C) + 32 Fator de conversão da Lei de Newton Constante universal dos gases 1Kg.m / s gc 1N 2 1g.cm / s 1dina 2 32,174lb 1lb.ft / s ΔT(K) = ΔT ( o C) ΔT( o R) = ΔT ( o F) ΔT(K) = 1,8. ΔT( o R) ΔT( o C) = 1,8. ΔT( o F) 9,81Kg.m / s 1Kg 8,314 m 3.Pa/gmol.K = 0,08314 L.bar/gmol.K = 0,08206 L.atm/gmol.K = 62,36 L.mmHg/gmol.K = 0,7302 ft 3.atm/lbmol. o R = 10,73ft 3.psi/lbmol. o R = 8,314 J/gmol.K = 1,987 cal/gmol.k = 1,987 BTU/lbmol. o R Adaptado de: BALDINO; ALBERTO (2013, p. 16) m f 2 2 18

Conversão de unidades e fatores de conversão O procedimento de conversão de um conjunto de unidades em outro corresponde simplesmente em multiplicar os números e suas unidades associadas por razões, chamadas fatores de conversão, de modo a obter a unidade desejada. Fator de conversão = Unidade nova Unidade velha Exemplos: 1) 1.000 g 1 kg = 1 kg 1.000 g 2) 36 in 1 ft = 3 ft 12 in 3) 7.200 s 1 min 1 h = 2 h 60 s 60 min 19

4) Se um avião se desloca com o dobro da velocidade do som, quão rápido está indo em milhas por hora. Dados: Velocidade do som: 1.100 ft/s 1milha = 5.280 ft Solução: 2 x 1.100 ft 1 mi 60 s 60 min = 1.500 mi s 5.280 ft 1 min 1 h h Para praticar!!! 1. Seja uma tubulação de diâmetro (D) igual a 6 in, que escoa um fluido com massa específica (ρ) igual a 62,43 lb m /ft 3, com uma velocidade (υ) igual a 3.000 cm/min e uma viscosidade (μ) igual a 10-3 Pa.s. Obtenha o número de Reynolds (Re) para essa condição. Dado: Resposta: 76.200 (adimensional) 20

2. Resolva o exercício 1 com os seguintes dados: Dados: ρ = 31 lb m /ft 3 υ = 1.500 cm/min μ = 10-3 Pa.s D = 6 in Resposta: 18.919 (adimensional) Utilizando dois ou mais fatores de conversão Em análise dimensional, sempre faça três perguntas: Quais dados são fornecidos? Qual a quantidade que precisamos? Quais fatores de conversão estão disponíveis para nos levar, a partir do que é fornecido, ao que precisamos? 21

Temperatura Escala Celsius Também utilizada em ciência. A água congela a 0 o C e entra em ebulição a 100 o C. Para converter: K = o C + 273,15 C 5 9 F - 32 Escala Fahrenheit Geralmente não é utilizada em ciência. A água congela a 32 o F e entra em ebulição a 212 o F. Para converter: F 9 5 C 32 22

Volume As unidades de volume são dadas por (unidades de comprimento) 3. A unidade SI de volume é o m 3 Normalmente usamos 1 ml = 1 cm 3 Outras unidades de volume: 1 L = 1 dm 3 = 1000 cm 3 = 1000 ml 23

A incerteza na medida A incerteza na medida Todas as medidas científicas estão sujeitas a erros, os quais são refletidos no número de algarismos informados para a medida. São também refletidos na observação de que duas medidas sucessivas da mesma quantidade são diferentes. Precisão e exatidão Medidas exatas estão próximas do valor correto. Medidas precisas estão próximas entre si. 24

Exercícios em sala Dever de casa: resolver a lista de exercícios desta unidade 25