Fenomeno Dos Transportes

1 - Lei de Newton da Viscosidade

Define-se pela lei de Newton da viscosidade:

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Onde a constante é o coeficiente de viscosidade, viscosidade absoluta ou viscosidade dinâmica. Muitos fluidos, como a água ou a maioria dos gases, satisfazem os critérios de Newton e por isso são conhecidos como fluidos newtonianos. Os fluidos não newtonianos têm um comportamento mais complexo e não linear.

As suspensões coloidais, as emulsões e os géis são exemplos de fluidos não newtonianos, como o sangue, o ketchup, as suspensões de amido, as tintas e o petróleo. O coeficiente de viscosidade desses fluidos não é constante.

Viscosidade é a propriedade associada a resistência que o fluido oferece a deformação por cisalhamento. De outra maneira pode-se dizer que a viscosidade corresponde ao atrito interno nos fluidos devido basicamente a interações intermoleculares, sendo em geral função da temperatura. É comumente percebida como a "grossura", ou resistência ao despejamento. Viscosidade descreve a resistência interna para fluir de um fluido e deve ser pensada como a medida do atrito do fluido. Assim, a água é "fina", tendo uma baixa viscosidade, enquanto óleo vegetal é "grosso", tendo uma alta viscosidade.

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2- Propriedades extensivas e intensivas

As propriedades físicas podem ser intensivas e extensivas. As intensivas não dependem da quantidade da amostra, já as extensivas dependem da quantidade de material.

Propriedades intensivas são as propriedades de um sistema que não dependem da massa da amostra. Contudo, algumas das propriedades intensivas têm natureza estatística e só fazem sentido na escala de agregados. Não podem ser divididas. Um exemplo explicativo é a densidade,pois, quando dividimos uma massa(extensiva) pelo seu volume (extensiva),temos a densidade (intensiva),ou seja, quando colocamos 30 vezes a massa,aumentamos o volume 30 vezes fazendo com que a densidade seja constante e não dependente da massa.

Propriedades extensivas são as propriedades de um sistema que dependem da massa da amostra podendo, portanto,ser dividida.

Um exemplo explicativo é a energia, de acordo com Einstein, E=mc², sendo E=energia, m=massa e c=velocidade da luz; Podemos notar pela fórmula que a energia depende diretamente da massa, sendo que quanto maior a massa, maior a energia,portanto, energia é uma propriedade extensiva.

3- Sistema e Volume de Controle

Em uma nomenclatura diferente, o sistema é conhecido como Sistema Fechado, e o Volume de Controle é conhecido como sistema aberto. Neste blog, por preferência dos autores, será utilizada a nomenclatura Sistema x Volume de Controle.

Sistema: Em um sistema, existe uma quantidade de massa fixa, e esta é separada do ambiente pelas fronteiras do mesmo. Ou seja, não é possível adicionar ou subtraír massa do mesmo, não importando se as fronteiras são fixaas ou móveis, a massa é separada do ambiente, mantendo-se constante.

Existe a transferência de calor e trabalho através das fronteiras do sistema, mas não é transferida massa.

Volume de Controle: Um volume de controle, de forma oposta ao sistema, é um volume definido no espaço. O escoamento do fluído se dá neste volume definido.

O que define o volume em questão é a superfície de controle, ela pode ser física ou definida apenas conceitualmente.

Por exemplo: deseja-se analisar um fluído dentro de uma mangueira de 20m, mas analisar-se-á apenas 30 cm da mangueira. Neste caso, 20m é a superfície de controle física, mas a que será utilizada para fins de cálculo é a superfície de controle conceitual, imaginária, definida na análise da questão.

Diferença entre os dois: No sistema, analisa-se uma porção fixa de massa, já no volume de controle, analisa-se a massa presente em um volume no espaço, podendo a massa variar, devido a condições do fluido.

No sistema a massa é fixa.

No Volume de Controle, o volume é fixo, a massa pode variar.

4- Teorema do Transporte de Reynolds

• Considere uma propriedade extensiva N relativa a um sistema. • E a propriedade intensiva correspondente n definida como:

η = N

m

Onde: • N = Propriedade extensiva; • η = Propriedade intensiva; • M = massa.

Seja um volume de controle indeformável que constitui a região II.

A região I é definida de tal forma que sua massa (carregando a propriedade N) entra no V.C. no intervalo de tempo ∆t.

A região III constitui a massa que sai do V.C. (carregando a propriedade N) no mesmo intervalo de tempo.

O Teorema de Transporte de Reynolds afirma que:

– A taxa de variação com o tempo da quantidade total de N é igual às variações instantâneas de N no interior do volume de controle, somadas à integral (em toda a superfície de controle) da taxa na qual N está sendo transportada através da superfície de e para a vizinhança.

Onde: