A Termodinâmica na Engenharia

Define-se como fluido tudo aquilo capaz de escoar. Existem dois tipos de fluidos, os compressíveis e os incompressíveis. Os compressíveis são os gases, e seu volume pode variar. Já os incompressíveis são os líquidos, os quais o volume é constante.

A densidade de um objeto é definida como a razão entra sua massa e seu volume. Objetos feitos do mesmo material, como por exemplo, um prego e uma chave de fenda, mesmo possuindo massas e volumes diferentes entre si, apresentam a mesma densidade, uma vez que a RAZÃO entre a massa e o volume é a mesma nos dois objetos. Quando um objeto é homogêneo, esse apresenta a mesma densidade em todas suas partes. No entanto, quando ele não é homogêneo, sua densidade varia entre diferentes pontos. Por exemplo, no corpo humano, a densidade dos ossos é maior quanto comparada à densidade da gordura. Na pressão atmosférica também ocorre essa diferença de densidade. Em altitudes elevadas, a densidade é menor. Observa-se isso pela equação que define a densidade (D= M/ V). O volume é dado por A.H, como em altitudes elevadas a altura é maior, consequentemente, a pressão será menor. Já em profundidas elevadas, ou seja, com uma menor altura, seguindo a mesma linha de raciocínio, tem-se que a pressão é maior. Para esses casos, calcula-se a densidade média. É importante salientar, que a densidade de um corpo não está relacionada se esse irá boiar flutuar ou afundar. Tal fato está relacionado com as forças que atuam sobre esse corpo. (Diagrama de Forças).

A pressão em um fluido varia de acordo com as condições que ele está submetido. Em fluidos que estão em repouso, esses exercem forças perpendiculares (normal), iguais e contrárias, de modo que se anulem quando é realizado o somatório de forças. Essas forças são oriundas das colisões moleculares entre as moléculas do fluido. Caso existam forças paralelas no sistema, o fluido é acelerado, deixando assim, seu estado de repouso.

O teorema de Steven é válido para fluidos que estão em equilíbrio (somatório de forças no eixo y=0) e com densidade constante. A pressão pode ser dita como absoluta ou manométrica. A pressão absoluta é a pressão total. Já a manométrica está relacionada com a diferença entre as pressões presentes. Por exemplo, a pressão interna de um pneu de um carro, deve ser maior que a pressão externa (pressão atmosférica) para que o pneu consiga sustentar o peso carro. Caso contrário, o pneu fica arriado. Outra situação é o bujão de gás, onde a pressão interna também deve ser maior que a pressão externa, caso essas pressões sejam iguais, o gás “acaba”.

A lei de Pascal, diz que a pressão de um fluido é distribuída em seu interior sem sofrer nenhum tipo de perda a os todos os pontos e paredes do recipiente. Observa-se que na a lei de Pascal, deslocamentos horizontais não tem efeito, uma vez que se analisa- se profundidade, ou seja, o deslocamento vertical. Através dessa lei, é possível calcular a diferença de pressão entre dois pontos, por meio do produto da densidade x gravidade x variação de altura. O principio de Pascal está relacionado com o funcionamento de máquinas hidráulicas.