Investigação das propriedades de diferentes compressibilidades de um líquido

Passo 1 ( Equipe )

Pesquisar sobre as propriedades da compressibilidade de fluídos diversos, observando parâmetros de viscosidade, elasticidade, compressibilidade, etc....

Compressibilidade

A compressibilidade, define-se como sendo uma variação infinitesimal do volume por unidade de variação de pressão. Em termos mais simples, é a propriedade que a matéria apresenta quando sofre a ação de forças adequadamente distribuidas, tendo seu volume diminuido. É também este termo a propriedade dos corpos que podem ser comprimidos. Em termos habituais, a compressibilidade dos líquidos é quase nula. Variações simultâneas da pressão e do volume de um gás em temperatura constante implicam na sua compressibilidade.

Em termodinâmica e mecânica dos fluidos, compressibilidade é uma medida da relativa mudança de volume de um fluido ou sólido como uma resposta a uma pressão (significativa alteração de tensão).

onde V é volume e p é pressão. Nota: a maioria dos livros texto usam a notação para esta grandeza. O estabelecido acima é incompleto, porque para qualquer objeto ou sistema a magnitude da compressibilidade depende fortemente se o processo é adiabático ou isotérmico. De acordo com isso define-se a compressibilidade isotérmica como:

onde a T subescrito indicata que a diferencial parcial é para ser tomada a temperatura constante. A compressibilidade adiabática como:

onde S é a entropia. Para um sólido, a distinção ente as duas é normalmente negligenciável.

O inverso da compressibilidade é chamado de módulo de compressibilidade, frequentemente notado como K (algumas vezes na literatura B, de

bulk modulus, como é tratado em inglês).

Coeficiente de compressibilidade

O fator de compressibilidade mede o grau de não idealidade dos gases reais. Se o gás for perfeito ou ideal, teremos : ( para 1 mole)

PV/RT = 1 .

No caso dos gases reais, temos

PV/RT = Z com Z o coeficiente de compressibilidade diferente de 1.

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Não é correto utilizar o termo coeficiente de compressibilidade para identificar o parâmetro Z acime descrito. O referido Z é na realidade o fator de compressibilidade.

Tipos de escoamentos

Os escoamentos podem ser classificados quanto à compressibilidade e quanto ao grau de mistura macroscópica.

Um escoamento em que a densidade do fluido varia significativamente é um escoamento compressível. Se a densidade não variar significativamente então o escoamento é incompressível.

O grau de mistura de um fluido em escoamento depende do regime de escoamento, que pode ser laminar, turbulento ou de transição.

No regime laminar, as linhas de fluxo são paralelas ao escoamento, fazendo com que o fluido escoe sem que ocorra mistura. Em um duto circular, o escoamento é laminar até um valor de Reynolds de aproximadamente 2100.

Na transição entre os regimes laminar e turbulento, percebe-se que as linhas de fluxo se tornam onduladas, o que indica que começa a haver mistura entre uma camada e outra. Para um duto circular, esse regime ocorre para um valor de Re entre 2100 e 2300.

Para valores de Re acima de 2300, têm-se regime turbulento. Nesta fase, percebe-se uma mistura entre as camadas de fluxo

HIDRÁULICA : CONCEITOS FUNDAMENTAIS

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– Propriedades Físicas dos Fluidos

• Fluido => substância que se deforma continuamente quando submetida a uma tensão de

cisalhamento, não importando quão pequena possa ser essa tensão.

• “Fluidos são substâncias ou corpos cujas moléculas ou partículas têm a propriedade de se mover, umas

em relação às outras, sob a ação de forças de mínima grandeza” (Azevedo Netto et al., 1998: 8).

• Força de cisalhamento => componente tangencial de força que age sobre a superfície; dividida pela

área da superfície, dá origem à tensão de cisalhamento média sobre a área.

• Tensão de cisalhamento num ponto => valor da relação entre a força de cisalhamento e a área, quando a área tende a um ponto. Constante, não importando quão pequena seja a intensidade de F, pode-se concluir que a substância entre as duas placas é um fluido.

Figura 3.1 - Deformação resultante da aplicação de força de cisalhamento constante.

3 – Propriedades Físicas dos Fluidos

• O fluido em contato com a superfície sólida tem a mesma velocidade que a superfície; isto é, não há escorregamento na superfície.

• O fluido na área abcd escoa para a nova posição ab’c’d com cada partícula fluida movendo-separalelamente à placa e a velocidade u variando linearmente de zero na placa estacionária até U na placa superior.

• A experiência mostra que F é diretamente proporcional a A e a U e inversamente proporcional a t.

3 – Propriedades Físicas dos Fluidos (Cont.)

• Fluidos newtonianos e não-newtonianos:

_ fluido newtoniano => existe uma relação linear entre o valor da tensão de cisalhamento

aplicada e a velocidade de deformação resultante (μ constante, na Eq.1), indicada na Figura 2.

_ fluido não-newtoniano => existe uma relação não-linear entre o valor da tensão de

cisalhamento