Modulo 03 - Picnometro Bibliografia 1) Estática dos Fluidos Professor Dr. Paulo Sergio Catálise Editora, São Paulo, 2011 CDD-620.106 2) Introdução à Mecânica dos Fluidos Robert W. Fox & Alan T. MacDonald Editora Guanabara - Koogan 3) Fundamentos da Mecânica dos Fluidos Bruce R. Munson ; Donald F.Young; Theodore H. Okiishi Editora Edgard Blucher Ltda 4) Mecânica dos Fluidos Franco Brunetti Editora Pearson Pratice Hall
1- Definições: 1- Fluidos Fluidos são substâncias que não apresentam formas próprias, e quando em REPOUSO, não resistem a esforços tangenciais. São exemplos os líquidos e os gases. Os fluidos podem ser: compressíveis ou incompressíveis, dilatáveis ou indilatáveis. Fluidos incompressíveis: São os fluidos cujos volumes não dependem da pressão. Fluidos indilatáveis: São fluidos cujos volumes não dependem do valor da temperatura. Como exemplo os líquidos. A expressão formal é: 2 Massa Específica ( ρ ) Densidade Absoluta ou massa específica ou simplesmente densidade, é uma propriedade que pode caracterizar cada material estando na fase sólida ou líquida. Por definição, densidade é a quantidade de matéria contida num certo volume de fluido. Desta forma pode-se dizer que a densidade mede o grau de concentração de massa em determinado volume. O símbolo para a densidade é ρ ( letra grega ró). ρ = m onde, m = massa e = volume A densidade da água à pressão normal e à temperatura de 25 C, é de 1,00 g/cm³, e a 4 C, onde se atinge sua densidade máxima, é de 1,03 g/cm³. Para definir a densidade nos gases utiliza-se como
massa de referência o ar, que nas condições normais de temperatura e pressão (CNTP) (temperatura de 0 C e pressão atmosférica 101 325 Pa) corresponde a 1,2928 kg/m³. Em geral, a densidade dos sólidos é maior que a dos líquidos e esta, por sua vez, é maior que a dos gases. 3. - Peso Específico (γ) Define-se peso específico como sendo o peso da unidade volumétrica, isto é, peso de fluido dividido pelo volume de fluido. γ = G 4. Relação entre Peso Específico e Massa Específica: Sendo assim, a força peso pode ser expresso por: G = m g Dividindo os dois lados pelo volume V, temos que: G m g =. γ = ρ. g
1.8. - Peso Específico Relativo ou Densidade Relativa ( γ r ) É a relação entre o peso específico de um fluido e o peso específico de um outro fluido qualquer. Geralmente para líquidos a referência é o fluido água. Para gases geralmente a referência é o ar. Esta propriedade é de grande valia, pois é adimensional, isto é, o seu valor é o mesmo em qualquer sistema de unidade. 2. Determinação da massa especifica Para medirmos a densidade de um objeto qualquer, precisamos conhecer a sua massa e volume, pois a densidade é a massa dividida pelo volume. A massa de um objeto pode ser medido facilmente com uma balança, o volume de um objeto regular pode ser calculado medindo-se e multiplicando-se a sua: largura (l), comprimento (c) e altura (h). Os sólidos são materiais de alta densidade pois apresentam grande quantidade de massa em uma pequeno volume, pois suas moléculas se encontram muito unidas umas as outras. Mas, como medir o volume dos sólidos irregulares? O volume de objetos irregulares, como por exemplo, uma pedra, pode ser medido colocando-a em um recipiente cheio de água e considerando que o volume de água deslocada é igual o volume do objeto irregular. Utiliza-se o picnômetro pois é um instrumento que mede um volume pré determinado com bastante precisão.
Picnômetro
1º EXERCÍCIO A SER RESOLVIDO: Para determinar a massa específica de um fluído usou-se um picnômetro com volume de 100 ml. Com uma balança eletrônica de precisão avaliou-se a massa do picnômetro quando vazio como sendo igual m picnometro = 60g e quando completo com um fluido resultou em160g. Determinar a massa específica do fluido contida no picnômetro no Sistema Internacional de Unidades m m + m = 160 logo total = picnometro fluido m fuido = mtotal m picnometro = 160 60 = 100 ρ m 100g = 100ml fluido fluido = = 1 picnometro g ml
1º EXERCÍCIO A SER RESOLVIDO: Um frasco rígido ( volume constante) tem 15 g de massa quando vazio e 31 g quando cheio com água. Esvazia-se o frasco e o preenche com ácido obtendo-se com massa total ( frasco mais ácido) 40,6g. Calcular a massa específica do ácido;
2º EXERCÍCIO A SER RESOLVIDO: Um frasco rígido ( volume constante) tem 18 g de massa quando vazio e 34 g quando cheio com água. Esvazia-se o frasco e o preenche com ácido obtendo-se com massa total ( frasco mais ácido) 43,6g. Calcular a massa específica relativa do ácido
3º EXERCÍCIO A SER RESOLVIDO: Determinar o peso em N de 120 ml de um fluido cuja massa específica é 2600 kg/m³ vale:
4º EXERCÍCIO A SER RESOLVIDO: Um picnômetro de volume 130 ml e massa desconhecida é totalmente preenchido com água cuja massa específica é 1 g/ml. Retira-se toda essa água e coloca-se no interior de um frasco maior cuja massa é 70g e volume 200 ml. Considerando que a aceleração da gravidade é 10 m/s², calcular o peso em N do frasco maior com 130 ml de água no seu interior.