Massa específica - Sistemas

2. PROPRIEDADES GERAIS DOSFLUIDOS

MASSA ESPECÍFICA:Representa a relação entre a massa de uma determinadasubstância e o volume ocupado por ela. A massa específicapode ser quantificada através da aplicação da equação a seguir,onde, ρ é a massa específica, m representa a massa dasubstância e V volume por ela ocupado.No Sistema Internacional de Unidades (SI), a massa équantificada em kg e o volume em m³, assim, a unidade demassa específica é kg/m³.

MASSA ESPECÍFICA:Para a água: ρ = 1000 kg/m 3 = 1,94 slug/ft 3 a 760 mmHg e 4 ºCρ ≅ 100 utm/ m³ = 1g / cm³ (1 utm = 9,8067 kg)Mercúrio:Ar:ρ = 13600 kg/ m³ = 13,6 g/ cm³ρ = 1,2 kg/ m³ = 0,0012 g/ cm³

VOLUME ESPECÍFICO:É o inverso da massa específica.

PESO ESPECÍFICO:É a relação entre o peso de um fluido e volume ocupado, seuvalor pode ser obtido pela aplicação da equação a seguir. Como o peso é definido pelo princípio fundamental da dinâmica(2ªLei de Newton) pelo produto da massa pela aceleração dagravidade, a equação pode ser reescrita do seguinte modo: .e . γ depende do local (depende de g).

PESO ESPECÍFICO:Água:Mercúrio:Ar:γ = 1000 kgf/m³ ≅ 10000 N/m³γ = 13600 kgf/m³ ≅ 136000 N/m³γ = 1,2 kgf/m³ ≅ 12 N/m³

DENSIDADE:É a relação entre o peso de uma substância e o peso de igualvolume de água, ou ainda, a relação entre a sua massaespecífica e a massa específica da água. ou ou

Densidade:Água: d = 1Mercúrio: d = 13,6Ar: d = 0,0012

LÍQUIDOMassaespecífica(kg/m 3 )Pesoespecífico(N/m 3 )DensidadeÁgua 1000 10000 1Água do mar 1025 10250 1,025Benzeno 879 8790 0,879Gasolina 720 7200 0,720Mercúrio 13600 136000 13,6Óleo lubrificante 880 8800 0,880Petróleo bruto 850 8500 0,850Querosene 820 8200 0,820Etanol 789 7890 0,789Acetona 791 7910 0,791

Sabendo-se que 1.700 kg de massa de uma determinadasubstância ocupa um volume de 2 m³, determine a massaespecífica, o peso específico e a densidade dessa substância.Dados: γH2O = 10.000N/m³, g = 10m/s²Massa específica: ρ = m/V ρ = 1700/2 ρ = 850 kg/m 3Peso específico: γ = ρ.g γ = 850.10 γ = 8.500 N/m 3Densidade: d = γ/ γ água d = 8.500/10.000 d = 0,85

Viscosidade absoluta ou dinâmica:É a propriedade pela qual um fluido oferece resistência aocisalhamento. É a constante da Lei de Newton. . ∴ ⁄Dimensões: [τ] = F.L -2 [u] = L.T -1 e [y] = L[µ] = F.L -2 /L.T -1 .L -1 = F.T.L -2 ou [µ] = M.L -1 .T -1Unidades: SI: kg/m.s ou N.s/m 2Inglês: lb.s/ft 2 ou slug/s.ftcgs: poise = 1 g/cm.s1 N.s/m 2 = 10 poise (P)

Viscosidade absoluta ou dinâmica:água e ar ► pouco viscososmelaço e alcatrão ► muito viscososViscosidade de um gás aumenta com a temperatura(aumenta a frequência de choques entre moléculas)Viscosidade de um líquido diminui com a temperatura(diminuem as forças de atração que mantém as moléculasunidas)

Viscosidade cinemática:É a relação entre a viscosidade dinâmica e a massa específica. Dimensões: µ = F.L -2 .T = M.L.T -2 .L -2 .T = M.L -1 .T - ]ρ = M.L -3ν = M.L -1 .T -1 / M.L -3 = L 2 .T -1Unidades: SI: m 2 /sInglês: ft 2 /scgs: stoke (St) = 1 cm 2 /s

Viscosidade cinemática:A viscosidade dinâmica depende somente da temperatura.A viscosidade cinemática depende da pressão e datemperatura.

Compressibilidade:Gás perfeito: p.v = R.Tp ... pressãov ... volumeT ... temperaturaR ... constante do gásA equação dos gases perfeitos define a compressibilidade dogás (variação do volume com a pressão).

Elasticidade:Líquido: ⁄Se a pressão aumenta em dp, o volume v diminui em –dv.K ... unidades de pK ... Módulo de elasticidade volumétrica

Pressão de vapor:Devido ao movimento molecular existente nos líquidos, algumasmoléculas, com maior quantidade de energia, escapam através dasuperfície, passando para a fase de vapor (fenômeno conhecidocomo evaporação). As moléculas de vapor exercem uma pressãoparcial no espaço, conhecida como pressão de vapor.Se o líquido estiver em um recipiente fechado, após algum tempo,mantida a temperatura constante, o número de moléculas queevaporam será igual ao número de moléculas que se condensam,atingindo-se o equilíbrio. Como a evaporação depende do nível deenergia das moléculas, aumentando-se a temperatura, uma maiorquantidade de moléculas irá passar para a fase de vapor,aumentando a pressão de vapor.

Pressão de vapor:Num recipiente aberto, quando a pressão externa for igual àpressão de vapor, o líquido se vaporizará totalmente, ou seja,entrará em ebulição.Quando um líquido está escoando dentro de tubulações, emalgumas situações, pressões muito baixas podem aparecer nosistema. Se estas pressões forem menores ou iguais à pressão devapor, o líquido se vaporizará rapidamente, formando uma bolsa devapor, ou cavidade, que expande rapidamente e escoa junto com olíquido. Quando esta cavidade atinge um ponto de pressão maiorque a pressão de vapor, ocorre o colapso da cavidade. Estefenômeno é conhecido como cavitação, e é prejudicial aodesempenho de bombas e turbinas elétricas e pode causar erosãonas partes metálicas da região de cavitação.

Tensão superficial:Na interface entre um líquido e um gás, forma-se uma película nolíquido, devido à atração das moléculas abaixo da superfície. Estapelícula é mantida por uma força de coesão, denominada tensãosuperficial, que é igual à relação entre energia de superfície porunidade de comprimento de película.

Tensão superficial:Efeitos da tensão superficial:• Um corpo sólido de massa específica superior à do líquidoflutuará na superfície do líquido, quando seu peso dividido pelaárea aplicada for menor que a tensão superficial. Exemplo: umaagulha colocada horizontalmente sobre a água ou uma lâmina debarbear plana colocada horizontalmente sobre a água.• Quando um jato de líquido é lançado no ar, o líquido se divide emgotas, com superfícies perfeitamente esféricas.• Formação de meniscos na superfície de líquidos dentro derecipientes.

Tensão superficial:Efeitos da tensão superficial:• Atração capilar (capilaridade): variação de nível entre asuperfície do líquido no interior de um capilar (tubo de pequenodiâmetro) e a superfície do líquido num recipiente, quando ocapilar está parcialmente imerso no líquido, devido à adesãolíquido-sólido. Quando o líquido molha o sólido, o líquido tende asubir dentro do capilar e quando o líquido não molha o sólido, omenisco é rebaixado.Exemplos: água num capilar de vidro: menisco sobe mercúrio num capilar de vidro: menisco desce