Fenomenos

Fenômenos de Transporte

Bárbara Almeida Bueno (1350187)

Resumo do Capítulo II - Introdução à Mecânica dos Fluidos

O fluido possui propriedades: massa específica, temperatura e velocidade, por exemplo, cada uma delas é considerada tendo um valor definido em determinado ponto do espaço.

A massa específica é uma quantidade escalar, necessitando de uma magnitude, enquanto a velocidade é uma quantidade vetorial, exigindo uma magnitude e uma direção para que possa ser estudada.

A massa específica é dada pela divisão entre a massa e o volume. Quando temos um volume muito pequeno a variação da massa específica é maior, porém, acima de determinado volume a mesma torna-se estável. Como consequência podemos afirmar que o ar em condições-padrão pode ser considerado como um meio contínuo.

No escoamento permanente, qualquer propriedade pode variar de um ponto ao outro no campo, porém, todas as propriedades permanecerão constantes com o tempo em cada ponto.

O escoamento pode ser uni, bi ou tridimensional. A classificação é de acordo com o número de coordenadas espaciais necessárias para especificar o campo de velocidade. Se o campo de escoamento é unidimensional é porque a velocidade em qualquer um de seus pontos necessita somente de uma coordenada. A maioria dos campos de escoamento é tridimensional, mas a análise baseada numa quantidade menor de coordenadas também é significativa, pois, a complexidade da análise aumenta consideravelmente com o número de dimensões do campo de escoamento.

São alguns conceitos específicos do comportamento de partículas de um fluido: o campo de escoamento, a trajetória, a linha de emissão e as linhas de corrente.

Quando há um campo de escoamento com várias partículas fluidas lado a lado, a marcação das mesmas em determinado instante (t) é chamado de linha de tempo.

Uma trajetória é o caminho traçado da partícula do fluido em movimento.

A linha de emissão são todas as partículas fluidas que passam por determinado ponto e com a ajuda de um corante ou fumaça, após um período de tempo, seria observado o número certo de partículas do escoamento, a linha tracejada, pode representar por exemplo, a trajetória de um poluente liberado por uma chaminé em determinada fábrica.

As linhas de corrente são tangentes à direção do escoamento de cada ponto do campo em uma determinada velocidade. Como as linhas de corrente são tangentes ao vetor velocidade em cada ponto de escoamento, não pode haver fluxo de matéria através delas.

As partículas fluidas podem sofrer ações de forças de superfície, que são pressão e atrito por exemplo, geradas pelo contato com outras partículas ou superfícies sólidas ou forças de campo ou corpo, que são a força de gravidade e eletromagnética  e agem através das partículas.

Quando uma força de superfície age sobre uma partícula fluida é gerada uma tensão. Cada fluido possui tensões de cisalhamento devido a sua viscosidade, nos sólidos são elásticos e nos fluidos viscosos. Quando o fluido está em repouso não há tensão de cisalhamento.

Um fluido sob a ação de uma tensão de cisalhamento (ou deformação) dada por du/dy, escoará, ou seja, existe uma relação entre a tensão de cisalhamento e a taxa de deformação, quando a tensão de cisalhamento é diretamente proporcional à taxa de deformação temos um fluido newtoniano. Fluidos não-newtonianos são os que não possuem a tensão cisalhante diretamente proporcional à taxa de deformação.