Fluidos

UNIVERSIDADE ESTADUAL DE GOIÁS UNIDADE UNIVERSITÁRIA DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLÓGICAS CURSO DE LICENCIATURA EM QUÍMICA Disciplina: Física II – 3 o Período Prof. MSc. Lucio José Braga dos Santos FLUIDOS

Sumário FLUIDOS: PRESSÃO HIDROSTÁTICA, MEDIDAS DE PRESSÃO, PRINCIPIO DE PASCAL, PRINCIPIO DE ARQUIMEDES; GÁS IDEAL, GÁS REAL E EFEITOS COMO PRESSÃO DE VAPOR E UMIDADE; ESCOAMENTO DE FLUIDOS IDEAIS, ESCOAMENTO DE FLUIDOS REAIS, TENSÃO SUPERFICIAL, CAPILARIDADE, DIFUSÃO, MEDIDOR DE VENTURI.

Definição de Fluidos Fluidos compreendem líquidos e gases. Os líquidos escoam sob a ação da gravidade até preencherem as regiões mais baixas possíveis dos vasos que os contém. Os gases se expandem até ocuparem todo o volume do vaso, qualquer que seja a sua forma.

Define-se densidade ρ de um material como a relação entre a sua massa e o seu volume. De maneira formal, analisamos apenas uma pequena porção do material de massa Δm e volume ΔV e definimos a sua densidade como: e se este material tiver uma distribuição uniforme de massa, a sua densidade será a mesma em todas as suas partes. Nesse caso teremos ρ = m/V . Densidade

A pressão mede a relação entre a força aplicada a uma superfície e o tamanho da superfície considerada. Seja ΔF a força que está sendo aplicada em um êmbolo de superfície ΔA . A pressão p que esta força está exercendo no êmbolo é definida como: À rigor, a pressão é definida para o limite desta razão, Δ F / Δ A no limite quando a área tender à zero. Ou seja: Pressão

O Princípio de Pascal A pressão aplicada a um fluido contido em um recipiente é transmitida integralmente a todos os pontos do fluido e às paredes do recipiente que o contém. Se a pressão atmosférica for chamada de p 0 , a pressão em uma profundidade h deste fluido será dada por: Caso a pressão atmosférica varie, e num certo dia ela passe para o valor p 1 onde p 1 < p 0 , a pressão no interior do lago também irá variar como conseqüência desta mudança, e teremos:

O Princípio de Arquimedes Todo corpo total ou parcialmente imerso em um fluido, recebe deste um empuxo vertical dirigido para cima, de módulo igual ao peso do fluido deslocado pelo corpo. Esse Princípio resume uma infinidade aspectos da influência de um líquido sobre um corpo sólido que nele está imerso (ou parcialmente imerso).

Fluidos ideais em movimento O movimento de fluidos reais é complexo e ainda não é inteiramente compreendido. Por exemplo, não existe uma compreensão clara sobre o fenômeno das turbulências. Vamos restringir a nossa análise aos fluidos ideais. São aqueles que apresentam um comportamento bem mais simples, e principalmente, sabemos analisar os seu movimento. Um fluido ideal tem pelo menos as seguintes características: Escoamento estacionário; Escoamento incompressível; Escoamento não viscoso; Escoamento irrotacional.

Linhas de corrente e a Equação da Continuidade Uma linha de corrente é a trajetória de um elemento de volume do fluido. Enquanto esse elemento de volume se move, ele pode variar a sua velocidade em módulo direção e sentido.

A equação de Bernoulli A equação de Bernoulli relaciona variação de pressão, variação de altura e variação de velocidade em um fluido incompressível num escoamento estacionário. Ela é obtida como uma conseqüência da conservação da energia.

De onde podemos concluir que: que é a equação de Bernoulli .

O medidor de Venturi O medidor de Venturi é um aparelho usado para medir a velocidade de escoamento de um fluido de densidade ρ F em um cano. O medidor é conectado entre duas seções do cano como mostrado na figura.

Vamos usar a equação de Bernoulli para analisar a variação das grandezas envolvidas. Aplicando essa equação para esse cano, nas regiões 1 e 2 , encontramos que:

No interior do manômetro, as pressões se equacionam do seguinte modo: Usando as duas primeiras equações na última, encontramos que:

Identificando esta equação com a aplicação da equação de Bernoulli, encontramos que: À partir da equação da continuidade, encontramos que:

e portanto podemos medir a velocidade v 1 do fluido ao entrar no cano.

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