Lista de conteúdo
- Propriedades físicas do fluido
- Peso específico
- Densidade
- Qual é o requisito para indicar o valor da densidade da gasolina e do diesel?
- O que acontecerá se a densidade da gasolina ou diesel sofrer alteração?
- Gravidade específica
- Volume específico
- Compressibilidade e Módulo a granel
- Viscosidade
- Lei de Newton da viscosidade
- Viscosidade cinemática
- Efeito da temperatura na viscosidade
- Perguntas & Respostas
- Múltipla escolha questões
Propriedades físicas dos fluidos
As propriedades podem descrever a condição física de qualquer fluido. É essencial compreender as várias propriedades do fluido antes de analisar o problema de fluxo de fluido. As propriedades podem ser definidas como a característica física que indica seu estado
As propriedades do fluido são amplamente divididas em duas partes
Propriedade intensiva: é uma propriedade cuja magnitude não depende da massa. Por exemplo, pressão, temperatura, densidade de massa, etc.
Propriedade extensa: é uma propriedade cuja magnitude depende da massa. Por exemplo, volume de peso, massa, etc.
Peso específico
O peso específico é definido como peso por unidade de volume
W = w / v
Aqui w é o peso do fluido,
V é o volume do fluido.
Como sabemos, o peso do corpo é a força do corpo ao centro da Terra.
É expressa como a multiplicação da massa do corpo e a aceleração gravitacional. O valor de g é medido ao nível do mar 9.8 m / s2
Peso é uma força, então a unidade de peso é Newton (N). A unidade de volume é m3
Portanto, a unidade de peso específico é N / m3
O peso específico da água é 9810 N / m3 à pressão padrão de 760 mm de mercúrio e temperatura de 4 ° C.
O peso específico da água do mar é de 10000 -10105 N / m3.
O maior valor de peso específico na água do mar é devido ao sal dissolvido e ao material particulado sólido. O peso específico de Mercúrio é 13 vezes maior do que a água. O ar tem peso específico em torno de 11.9 N / m3 (a temperatura de 15 ° C e pressão atmosférica padrão).
Como o peso específico depende da aceleração gravitacional, seu valor muda com a gravidade.
Densidade
A densidade, o símbolo da densidade, é rho (?). A definição padrão de densidade é massa por unidade de volume.
Em outras palavras, podemos dizer que se trata de uma questão (quantidade) de armazenamento de fluido em determinado volume.
ρ = m / V
Aqui, m é a massa de fluido, V indica o volume de fluido,
Sabemos que a unidade de massa está em kg e a unidade de volume está em m3
Então, a unidade de densidade é tomada em kg / m3
A densidade de massa da água 15.5 ° C é 1000 kg / m3
A densidade de massa do ar é 1.24 kg / m3 à temperatura padrão de 20 ° C e pressão atmosférica normal.
Eu tenho uma pergunta prática para você. Você costuma visitar a bomba de gasolina que abastece sua bicicleta ou carro. Você notou que a densidade da gasolina ou diesel é indicada no visor. Agora entenda minha pergunta com cuidado,
Qual é o requisito para indicar o valor da densidade da gasolina e do diesel? O que acontecerá se a densidade da gasolina ou diesel sofrer alteração?
Pense nisso como um engenheiro e encontre uma resposta.
Gravidade específica
A gravidade específica é bem definida como a razão da densidade de massa ou peso específico do fluido para densidade de massa ou peso específico do fluido padrão.
Aqui, o fluido padrão (sf) para líquido é água a 4 ° C e o fluido padrão para gases é ar a 0 ° C.
Como podemos ver, a gravidade específica é a proporção da mesma propriedade, portanto, a gravidade específica não tem unidade.
Não há dimensão de gravidade específica.
A gravidade específica de Mercúrio (Hg) é geralmente 13.6 vezes maior do que a da água. Isso significa que Mercúrio é 13.6 vezes mais pesado que a água.
Volume específico
O volume específico é recíproco da densidade de massa
Pode ser definido como a razão de volume e massa
v = V / m
O volume praticamente específico é um estudo de fluido incompressível mais útil.
A unidade de volume específico é m3/ kg.
Compressibilidade e módulo de volume
O estudo da mecânica dos fluidos inclui fluidos compressíveis e incompressíveis.
Fluido compressível significa que ele terá uma contração quando a pressão for aplicada e a remoção da pressão que se expandirá.
A compressibilidade é uma propriedade essencial do fluido. É a capacidade do fluido de alterar o volume sob pressão. A equação do coeficiente de compressibilidade é dada como,
Aqui o dp mudança na pressão aplicada e dV é uma mudança de volume.
Aqui, o sinal -ve indica um aumento na redução de resultados de pressão no volume. O coeficiente de compressibilidade é simbolizado por Βc.
Geralmente, nesta medição, a compressibilidade do fluido é representada por seu módulo de elasticidade volumétrico e o módulo de elasticidade volumétrico é considerado como recíproco do coeficiente de compressibilidade.
Viscosidade
A viscosidade pode ser definida por ser uma propriedade do fluido por meio do qual exerce resistência ao fluxo.
Praticamente, se tomarmos um exemplo, o fluido está fluindo sobre qualquer superfície sólida ou plana. A velocidade do fluido é considerada desprezível (zero) no limite da superfície sólida e a velocidade é encontrada aumentando muito longe do limite da superfície sólida. As camadas fluidas oferecem resistência umas às outras. É um tipo de atrito entre as camadas de fluido.
Suponha que observemos o perfil de velocidade nas camadas de fluido. A velocidade é menor perto da superfície sólida. A velocidade é considerada maior na camada externa, longe do limite da superfície sólida. Isso ocorre por causa da resistência interna e é conhecido como resistência viscosa. Todo fluido real possui viscosidade. Como sabemos, esse fluido ideal não possui viscosidade. Alguns exemplos de fluido altamente viscoso são glicerina, alcatrão e melaço, etc.
Os fluidos com menor viscosidade são ar, água, gasolina, etc.
Lei de Newton da viscosidade
Vamos considerar duas camadas adjacentes na distância dy,
A velocidade da camada 1 é u,
A velocidade da camada 2 é u + du,
A camada superior está fluindo com velocidade u + du. A camada superior oferece resistência à camada inferior com força exercida F. A camada inferior também oferece resistência à camada superior com força igual e oposta F. Essas duas forças opostas geram resistência ao cisalhamento.
É denotado por τ resistência ao cisalhamento. É proporcional ao gradiente de velocidade.
Se removermos o limite proporcional, podemos ter que colocar uma constante?
Aqui, a constante de proporcionalidade ou fator de proporcionalidade é μ
É conhecido como o coeficiente de viscosidade. O valor do coeficiente de viscosidade depende do tipo de superfície e da rugosidade da superfície.
Essa equação é amplamente conhecida como lei da viscosidade de Newton.
Há algumas observações baseadas nesta lei. Essas observações são úteis para estudar a viscosidade e a distribuição de velocidade.
A tensão de cisalhamento é o gradiente de velocidade máximo é alto.
Quando o gradiente de velocidade é zero, a tensão de cisalhamento também é zero.
O valor da tensão de cisalhamento é máximo no limite e diminuirá simultaneamente a partir do limite.
A unidade de viscosidade pode ser formulada a partir da lei da viscosidade de Newton.
Aqui, N / m2 é assumido como Pascal (Pa). Às vezes, o coeficiente de viscosidade dinâmica é considerado em posição (P).
1 Poise = 0.1 Pa * s
A viscosidade dinâmica da água é 1 centipoise (cP) = 10-3 N s / m2
A viscosidade dinâmica do ar é 0.0181 centipoise = 0.0181 * 10-3 N s / m2
A água é 55 vezes mais densa que o ar.
O valor fornecido está na temperatura padrão de 20 ° C e na pressão atmosférica.
Viscosidade cinemática
A viscosidade cinemática é bem definida como a relação entre a viscosidade dinâmica e a densidade.
A unidade de viscosidade cinemática é formulada como,
v = μ / ρ
Como sabemos, essa métrica não envolve nenhuma força ou energia, portanto, a unidade de viscosidade cinemática apenas de comprimento e tempo.
Esta unidade é comumente conhecida como stokes.
A viscosidade cinemática da água é 10 elevada para menos 6 metros quadrados por segundo
A viscosidade cinemática do ar é 15
O valor está na temperatura padrão de 20 ° C e pressão atmosférica.
A viscosidade cinemática do ar é 15 vezes maior do que a da água.
Efeito da temperatura na viscosidade
O efeito da temperatura. o valor da viscosidade é diferente em líquido e gás.
Se considerarmos que o fluido é um líquido, o valor da viscosidade dinâmica está diminuindo com o aumento da temperatura
Suponha que o fluido seja gás; o valor da viscosidade aumenta com o aumento da temperatura.
Vamos ver porque
No líquido, as moléculas estão mais próximas do que os gases.
A viscosidade é causada principalmente pela coesão molecular. A coesão molecular está diminuindo com o aumento da temperatura.
A relação empírica é desenvolvida para explicar a variação na viscosidade devido à temperatura.
Para líquido:
Aqui, μ é a viscosidade na temperatura desejada t ° C.
μ0 é a viscosidade a 0 ° C
A, B são as constantes e seu valor depende do líquido usado.
Para água μ0= 0.0179 poise, A = 0.03368, B = 0.000221
Para gases:
Aqui, μt é a viscosidade à temperatura desejada t ° C.
μ0 é a viscosidade a 0 ° C
α, β são as constantes e seu valor depende do gás usado
Para o ar. µ0= 1.7 * 10-5 Ns / m2, α = 0.56 * 10-7, β = 0.1189 * 10-9
Perguntas & Respostas
O que é uma propriedade intensiva?
É a propriedade do fluido cuja magnitude não depende da massa ou da matéria.
Qual é o peso do corpo? É um tipo de força?
Sim, peso é força. O peso do corpo é a força do corpo para o centro da terra.
Por que a gravidade específica é sem unidade?
A gravidade específica é a razão entre a densidade do fluido e a densidade do fluido padrão. Isso significa que a proporção dos tipos semelhantes. Portanto, não há unidade de gravidade específica.
Qual tipo de estudo requer o uso de volume específico?
O estudo do fluido compressível requer o uso de propriedades de volume específicas.
O que é compressibilidade?
A compressibilidade é uma propriedade importante do fluido. É a capacidade do fluido de alterar o volume sob pressão.
Qual é o significado de sinal negativo na equação de compressibilidade?
O sinal negativo indica que o aumento na pressão resulta na diminuição do volume.
Conte com a observação com base na lei da viscosidade de Newton.
A tensão de cisalhamento é o gradiente de velocidade máxima é alto
Quando o gradiente de velocidade é zero, o tensão de cisalhamento também é zero
O valor da tensão de cisalhamento é máximo no limite e diminuirá simultaneamente a partir do limite.
Defina a viscosidade cinemática. Por que a unidade inclui apenas dimensões de comprimento e tempo?
A viscosidade cinemática é representada como a razão de viscosidade e densidade dinâmica. Sabemos que a cinemática não envolve nenhuma força ou energia, portanto a unidade de viscosidade cinemática é apenas de comprimento e tempo.
Qual é o efeito da temp. em fluido gasoso?
Se o fluido for gasoso, o valor da viscosidade está aumentando com o aumento da temperatura.
Dê alguns exemplos de fluido altamente viscoso.
Exemplos de fluido altamente viscoso são glicerina, alcatrão e melaço, etc.
Quais são os valores das constantes em correlação para “efeito da temperatura na viscosidade dos gases?
μ0 é a viscosidade a 0 ° C
α, β são as constantes e seu valor depende do gás usado
Para o ar. µ0= 1.7 * 10-5 Ns / m2, α = 0.56 * 10-7, β = 0.1189 * 10-9
Questões de múltipla escolha
Qual das opções a seguir é uma propriedade extensa?
a) Pressão b) Densidade de massa c) Volume d) Temperatura
Dê a unidade de peso específico.
a) N / m b) N / m2 c) N / m3 d) m / N
Qual é o valor do peso específico da água do mar (na condição padrão)?
a) 10000 -10105 N / m3 b) 20000 -20105 N / m3 c) 1000 -1105 N / m3 d) Nenhuma das anteriores
Quantas vezes Mercúrio é mais pesado que a água?
a) 11 b) 12 c) 13 d) 14
Qual é a densidade da água em 15.5° C em kg / m3
a) 994 b) 1000 c) 1500 d) 846
A gravidade específica é a relação entre a densidade de massa do fluido e a densidade de massa de _______
a) Fluido compressível b) Fluido incompressível c) Fluido padrão d) Nenhum
O volume específico é recíproco de__________
a) Peso específico b) Viscosidade c) Densidade de massa d) Gravidade específica
O módulo de elasticidade em massa é recíproco de___________
a) Coeficiente de viscosidade b) Coeficiente de desempenho c) Coeficiente de compressibilidade d) Nenhum
A viscosidade pode ser definida como resistência a ________
a) O fluxo de fluido b) Fluxo de corrente c) Fluxo de temperatura d) Pressão
Qual é a unidade de viscosidade cinemática?
a) N / m b) m / s c) m3/SD) m2/s
Se o fluido for líquido, o valor da viscosidade dinâmica ________ com o aumento da temperatura do líquido.
a) Aumentar b) Baixa c) ser constante d) Nada disso
A coesão molecular está diminuindo com a temperatura _________.
a) Crescimento b) Diminuir c) Permanecer constante d) Nenhum
Conclusão
Este artigo é o conceito de várias propriedades e sua relação. As propriedades como peso específico, densidade de massa, gravidade específica e volume específico são definidas com a unidade. O conceito de viscosidade e a lei de Newton da viscosidade são descritos em detalhes com suas equações. O fenômeno mais importante, o efeito da temperatura na viscosidade do fluido, é discutido para tornar o conceito mais fácil de entender.
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Sou Deepak Kumar Jani, estou fazendo doutorado em Energia Mecânica-Renovável. Tenho cinco anos de docência e dois anos de experiência em pesquisa. Minha área de interesse é engenharia térmica, engenharia automobilística, medição mecânica, desenho de engenharia, mecânica de fluidos, etc. Eu registrei uma patente sobre “Hibridização de energia verde para produção de energia”. Publiquei 17 artigos de pesquisa e dois livros.
Estou feliz por fazer parte do Lambdageeks e gostaria de apresentar um pouco da minha experiência de forma simplista aos leitores.
Além dos estudos e da pesquisa, gosto de passear pela natureza, capturá-la e criar consciência sobre a natureza entre as pessoas.
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