Sobre o Menisco....
a tensão superficial tem um fator crucial nas analises de sistemas analíticos, por causa do menisco que ela produz.
Assim...
O ângulo de contato entre um liquido e um solido depende claro da limpeza da superfície e da pureza do liquido.
Quando o ângulo de contato eh menor que 90º, o liquido tende a molhar a superfície do solido, e a tensão de tração devido a tensão superficial tende a puxar para cima a superfície do liquido próximo do sólido formando um menisco curvo, barriga para baixo!!!
E tal característica eh mais pronunciada se o liquido estiver confinado em um tubo de pequeno diâmetro, por tal... tubos usados em manômetros e barômetros devem ter diâmetro superior a 9mm.
E claro q a pergunta q não quer calar, e se o ângulo for maior que 90º?!,
Então o liquido não molha a superfície, e a tensão superficial tende a puxar para baixo a superfície do liquido ao longo do solido. Causando um menisco com a barriga para cima!!!
Isto acontece em alguns fluidos por exemplo o mercúrio ele apresenta ângulo maior que 90º que produz uma depressão capilar que pode afetar a leitura de um barômetro ou manômetro feito de mercúrio.
O correto para corrigir este erro eh fazer a leitura no ponto médio do menisco!!!
Video sobre Pipetagem... Cuidado com o menisco...
http://www.youtube.com/watch?v=--FA_ruFFS8&feature=related
terça-feira, 27 de setembro de 2011
segunda-feira, 26 de setembro de 2011
A separação da "camada-limite" e a entrada em "perda"
Figura 30 – Esquema da separação da camada-limite.
Figura 31 – Comparação do perfil do escoamento em esferas, sem e com turbulência.
No
design de aeronaves há soluções para conseguir tirar partido do benefício energético dos vórtices ao nível da sustentação sem aumentar muito a resistência aerodinâmica a baixas velocidades. Como exemplo disso refiram-se as extensões do bordo de ataque das asas ou os vortex generators presentes em algumas asas (v. Figura 32). F-18"
Em função dos da viscosidade e pelo gradiente de pressão adverso, a velocidade (energia cinética) das camadas de ar adjacentes mais próximas da superfície – dentro do que ficou conhecido por "camada-limite" – vai sendo reduzida. Devido às diferentes velocidades das camadas, as mais rápidas situadas a uma maior distância vão sendo "dobradas" sobre as mais lentas, em direcção à superfície. Velocidades mais baixas junto à superfície equivalem a cargas de energia cinética igualmente baixas.
A energia cinética é importante porque é ela que vai permitir à "camada-limite" superar os efeitos retardadores da viscosidade e manter o escoamento em contorno da curvatura do perfil. Mais: após o "pico de sucção", a pressão estática aumenta num gradiente que dificulta ainda mais o escoamento. Se a energia cinética é suficiente para superar os efeitos da viscosidade e da sobrepressão, o escoamento flui até ao bordo de fuga, contornando o perfil no extradorso. 
Figura 30 – Esquema da separação da camada-limite.
Quando o escoamento deixa de conseguir contornar o perfil, a separação ocorre. Como foi aludido, se a Força centrípeta no fluido necessária para garantir a aceleração radial do fluido em torno do perfil for superior às Forças de adesão entre as moléculas do fluido e o perfil, a camada-limite deixa de aderir e separa-se.
Quando a separação ocorre, o escoamento é muito turbulento e há, até, inversão de sentido. Nos perfis de corda constante ou com bordo de ataque fino e afiado, essa separação, quando se dá, é relativamente abrupta e causa uma diminuição drástica da Força de sustentação. Nos perfis de bordo bojudo e suave, a separação é também progressiva e suave. Na gíria aeronáutica, a asa entra em "perda" ou stall. A turbulência num escoamento em adesão a um perfil é normal e aumenta longitudinalmente no sentido do escoamento ao longo da corda, também com o aumento da espessura da "camada-limite". Todavia, em escoamentos turbulentos, e também quando a separação e a inversão de sentido do escoamento se dão, é estabelecida uma Força de resistência (
Tal como foi dito no ponto anterior, em relação aos vórtices, que são um tipo de escoamento turbulento, há, todavia, um efeito positivo no escoamento turbulento, que é a faculdade de misturar eficientemente as camadas exteriores de ar de maior carga cinética com as camadas estagnadas mais à superfície, transferindo energia à "camada-limite" e assim atrasando a separação e a entrada em "perda".
O mesmo princípio é usado nas bolas de golfe, que têm a sua superfície coberta por pequenos poros. Estas irregularidades visam a criação de escoamento turbulento. A resistência aerodinâmica adicional à superfície (Drag) acrescida contrária ao deslocamento. Skin Drag) proporcionada pela turbulência é compensada pela redução considerável da esteira (Form Drag). Isto é possivel, uma vez que o escoamento turbulento tende a aderir mais e ao longo de uma curvatura mais apertada do que o escoamento laminar. 
Figura 31 – Comparação do perfil do escoamento em esferas, sem e com turbulência.
No
Figura 32 – Vórtices da extensão do bordo de ataque de um "
Ambos visam a criação de pequenos vórtices estrategicamente localizados para dar energia e aumentar a sustentação a baixa velocidade e atrasar a "perda".
Os "
Como também foi aludido, a forma mais prática e usual de transferir energia à "camada-limite" e, assim, atrasar a separação, é através de "
Actualmente, estão a ser estudadas formas de controlo alternativas da separação da camada-limite. Através de eléctrodos geradores de diferença de potencial, no extradorso do perfil, capazes de movimentar uma "avalanche de electrões" (plasma), provou-se ser possível garantir a adesão da camada-limite ao perfil sem a adição de Fonte: OLIVEIRA, Pedro Magalhães, Sustentação Aerodinâmica – O mecanismo físico –
vortex-generators" são normalmente utilizados posteriormente ao fabrico dos aviões para alterar as suas características e performance, como seja, por exemplo, para satisfazer a necessidade de descolagem e aterragem em menor espaço, algo que é possível pela ampliação do ângulo de ataque efectivo. slots" junto ao bordo de ataque e/ou de "slats". Nos grandes aviões comerciais, os "slats" são usados somente para as fases de descolagem e de aterragem e para quando é necessário voar com ângulos de ataque superiores aos do voo de cruzeiro. A passagem do ângulo de ataque crítico para a "perda" total numa asa sem "slat" é mais abrupta do que numa asa com aquele dispositivo. slots ou de outros dispositivos convencionais. O fenómeno da Sustentação como exemplo de "ruído informativo" no campo científico da facilidade de propagação de informação errada na "Sociedade da Informação"; 2008.
Tensão Superficial
Em um fluido cada molécula interage com as que o rodeiam. O raio de ação das forças moleculares é relativamente pequeno, abrange as moléculas vizinhas mais próximas. Vamos determinar de forma qualitativa, a resultante das forças de interação sobre uma molécula que se encontra em
- A, no interior do líquido
- B, nas proximidades da superfície
- C, na superfície
Consideremos uma molécula (em cor vermelha) no seio de um líquido em equilíbrio, distante da superfície livre tal como a A. Por simetria, a resultante de todas as forças atrativas procedentes das moléculas (em cor azul) que a rodeiam, será nula.
Se a molécula se encontra em B, por existir em média menos moléculas acima que abaixo, a molécula em questão estará submetida a uma força resultante dirigida para o interior do líquido.
Se a molécula se encontra em C, a resultante das forças de interação é maior que no caso B.
As forças de interação, fazem com que as moléculas situadas nas proximidades da superfície livre de um fluido experimentam uma força dirigida para o interior do líquido.
Como todo sistema mecânico tende a adotar espontaneamente o estado de menor energia potencial, compreendemos que os líquidos tenham tendência a apresentar externamente a superfície menor possível.
Coeficiente de tensão superficial
Podemos determinar a energia superficial devida a coesão mediante o dispositivo da figura. Uma lâmina de sabão fica aderida a um arame dobrado em duplo ângulo reto e a um arame deslizante AB. Para evitar que a lâmina se contraia por efeito das forças de coesão, é necessário aplicar uma força F ao arame deslizante. |
A força F é independente do comprimento x da lâmina. Se deslocamos o arame deslizante um comprimento x, as forças exteriores realizam um trabalho Fx, que será convertido para incrementar a energia interna do sistema. Como a superfície da lâmina varia em S=2dx (o fator 2 é devido a que a lâmina tem duas faces), o que supõe que parte das moléculas que se encontravam no interior do líquido foram transladada para a superfície recém criada, com o conseqüente aumento de energia.
Se chamamos a energia por unidade de área, é verificado que
a energia superficial por unidade de área ou tensão superficial é medido em J/m2 ou em N/m.
A tensão superficial depende da natureza do líquido, do meio que o rodeia e da temperatura. Em geral, a tensão superficial diminui com a temperatura, já que as forças de coesão diminuem ao aumentar a agitação térmica. A influência do meio exterior é compreendida já que as moléculas do meio exercem ações atrativas sobre as moléculas situadas na superfície do líquido, contrapondo as ações das moléculas do líquido.
Tensão superficial dos líquidos a 20ºC
Líquido | (10-3 N/m) |
Óleo de oliva | 33.06 |
Água | 72.8 |
Álcool etílico | 22.8 |
Benzeno | 29.0 |
Glicerina | 59.4 |
Petróleo | 26.0 |
Fuente: Manual de Física, Koshkin N. I. , Shirkévich M. G.. Editorial Mir (1975)
Medida da tensão superficial de um líquido
O método de Du Nouy é um dos mais conhecidos. Medimos a força adicional ΔF que temos que exercer sobre um anel de alumínio justo no momento no qual a lâmina de líquido vai se romper.
A tensão superficial do líquido é calculada a partir do diâmetro 2R do anel e do valor da força ΔF que mede o dinamômetro.
O líquido é colocado em um recipiente, com o anel inicialmente submerso. Mediante um tubo que serve de sifão é extraído pouco a pouco o líquido do recipiente. |
Na figura é representado:
- O começo do experimento
- Quando vai se formando uma lâmina de líquido.
- A situação final, quando a lâmina compreende unicamente duas superfícies ( nesta situação a medida da força é a correta) justo antes de romper-se.
So o anel tem a borda pontiaguda, o peso do líquido que foi elevado acima da superfície do líquido não perturbado, é desprezível.
Nem todos os laboratórios escolares dispõe de um anel para realizar a medida da tensão superficial de um liquido, porém dispõe de um porta objetos para microscópio. Se trata de uma pequena peça retangular de vidro cujas dimensões são a=75 mm de comprimento, b=25 mm de largura e aproximadamente c=1 mm de espessura, seu peso é aproximadamente 4.37 g.
Pesamos primeiro o porta objetos no ar e a seguir, quando sua borda inferior toca a superfície do líquido. A diferença de peso ΔF está relacionada com a tensão superficial
ΔF=2·γ(a+c)
Puxamos o porta objetos para cima quase estaticamente. Justamente, quando deixa de ter contato com a superfície do líquido, a força F que exercemos para cima é igual a soma de:
- O peso do porta objetos mg
- A força devida a tensão superficial da lâmina de líquido que se formou 2·γ(a+c)
- O peso do líquido ρgach que foi elevado uma altura h, sobre a superfície livre de líquido. Sendo ρ é a densidade do líquido.
Para um porta objetos das dimensões mostradas, que toca a superfície da água, h é da ordem de 2.3 mm (veja o artigo citado nas referências)
- A força devida a tensão superficial é 2·γ(a+c)=2·72.8·10-3·(0.075+0.001)=11.07·10-3 N
- O peso da lâmina de água é da ordem de ρgach=1000·9.8·0.075·0.001·0.0023=1.70·10-3 N
Para que a simulação seja a mais simples possível, não levamos em conta o peso da lâmina de líquido que se eleva acima da superfície livre.
Tensão superficial
Vamos tomar como exemplo a interface ar-água. As moléculas de água (H2O) são fortemente atraídas umas pelas outras, e aquelas localizadas na superfície estão sujeitas a uma distribuição de forças diferente daquelas em solução. Já que não há moléculas de H2O acima (no ar), as moléculas da superfície são atraídas por aquelas localizadas ao lado e abaixo. Assim, a força resultante que atua sobre as moléculas de H2O aponta para o interior do líquido e recebe o nome de “pressão interna”. As componentes tangenciais a essa força fazem que a superfície da água comporte-se como uma membrana elástica que tende a se contrair, ocupando a menor área possível.
Para um mesmo volume, a esfera é o sólido com a menor área superficial, e é por isso que as gotas tendem a ser esféricas. A tensão superficial é um fenômeno coesivo e, como faz a superfície se contrair, uma das formas de medir sua intensidade é esticar a superfície, ou seja, aumentar sua área.
Podemos então definir tensão superficial (Castellan, 1986) como sendo o trabalho necessário para aumentar a área da superfície, ou também a força necessária para cortar a superfície, usualmente expressa em milinewtons por metro (mN/m), no Sistema Internacional de Unidades (SI). A tensão superficial varia com a temperatura e a composição e depende da interação entre as moléculas. Por exemplo, o valor da tensão superficial da água pura a 50 °C é de 67,90 mN/m, e a 20 °C é de 72,75 mN/m. Esse valor é considerado alto para os líquidos em geral e, no caso da água, ocorre devido às pontes de hidrogênio entre as moléculas.
A tensão superficial do etanol a 20 °C é de 22,55 mN/m, enquanto a do mercúrio é de 476 mN/m!
Tensão Superficial nos Pulmões
Dentro dos nossos pulmões, nos alvéolos pulmonares, as células alveolares tipo II produzem uma mistura de vital importância para o ser humano, conhecida como surfactante pulmonar. Composta em sua maioria por fosfolipídios, essa mistura nos auxilia durante o processo de respiração, facilitando a absorção de oxigênio pelos pulmões por meio da diminuição da tensão superficial das paredes dos alvéolos e evitando seu colapso durante o ciclo respiratório. Este trabalho utiliza o mecanismo de ação do surfactante pulmonar como um interessante exemplo para a introdução dos conceitos de tensão superficial e surfactantes.
Analisando cuidadosamente o funcionamento do corpo humano, vemos que há tantas reações químicas ocorrendo ao mesmo tempo que ele poderia ser comparado a uma indústria química. O mecanismo de ação de alguns órgãos do nosso corpo pode ser relacionado com procedimentos bastante comuns aos químicos. Por exemplo, os rins funcionam como filtros, limpando nosso sangue, o que é um exemplo de um processo de separação. Além de outras funções, o fígado é responsável pela síntese de açúcar, uréia, e outras substâncias, o que nos lembra a síntese orgânica.
Mas algo realmente interessante ocorre nos pulmões. Esses órgãos possuem o papel fundamental de extrair oxigênio (O2) do ar para que possamos respirar. Eles são feitos de um tecido esponjoso, com pequenos sacos em seu interior, chamados de alvéolos pulmonares. A parede externa dos alvéolos é circundada por vasos sangüíneos muito finos, os vasos capilares. Quando respiramos, o oxigênio contido no ar difunde através das paredes dos alvéolos, atingindo os vasos capilares e sendo então transportado pelo sangue para todas as partes do corpo.
De forma semelhante, porém em sentido oposto, o gás carbônico (CO2) é expelido dos nossos pulmões. Para facilitar o processo de absorção de O2, as células alveolares tipo II, localizadas no interior dos alvéolos, sintetizam uma mistura de proteínas (~10%) e fosfolipídios (~90%) conhecida como surfactante pulmonar (Biochimica ET Biophysica Acta). A palavra “surfactante”
É a contração da expressão em inglês “surface active agents” (agentes de atividade superficial) e é empregada devido à capacidade das moléculas de fosfolipídios de reduzir a tensão interfacial das paredes dos alvéolos para valores baixos, facilitando a difusão de O2. Esta é a principal função do surfactante pulmonar, e para entendermos seu mecanismo de ação devemos estudar o fenômeno físco-químico da tensão superficial.
Fonte:
http://qnesc.sbq.org.br/online/qnesc16/v16_A02.pdf
Vamos tomar como exemplo a interface ar-água. As moléculas de água (H2O) são fortemente atraídas umas pelas outras, e aquelas localizadas na superfície estão sujeitas a uma distribuição de forças diferente daquelas em solução. Já que não há moléculas de H2O acima (no ar), as moléculas da superfície são atraídas por aquelas localizadas ao lado e abaixo. Assim, a força resultante que atua sobre as moléculas de H2O aponta para o interior do líquido e recebe o nome de “pressão interna”. As componentes tangenciais a essa força fazem que a superfície da água comporte-se como uma membrana elástica que tende a se contrair, ocupando a menor área possível.
Para um mesmo volume, a esfera é o sólido com a menor área superficial, e é por isso que as gotas tendem a ser esféricas. A tensão superficial é um fenômeno coesivo e, como faz a superfície se contrair, uma das formas de medir sua intensidade é esticar a superfície, ou seja, aumentar sua área.
Podemos então definir tensão superficial (Castellan, 1986) como sendo o trabalho necessário para aumentar a área da superfície, ou também a força necessária para cortar a superfície, usualmente expressa em milinewtons por metro (mN/m), no Sistema Internacional de Unidades (SI). A tensão superficial varia com a temperatura e a composição e depende da interação entre as moléculas. Por exemplo, o valor da tensão superficial da água pura a 50 °C é de 67,90 mN/m, e a 20 °C é de 72,75 mN/m. Esse valor é considerado alto para os líquidos em geral e, no caso da água, ocorre devido às pontes de hidrogênio entre as moléculas.
A tensão superficial do etanol a 20 °C é de 22,55 mN/m, enquanto a do mercúrio é de 476 mN/m!
Tensão Superficial nos Pulmões
Dentro dos nossos pulmões, nos alvéolos pulmonares, as células alveolares tipo II produzem uma mistura de vital importância para o ser humano, conhecida como surfactante pulmonar. Composta em sua maioria por fosfolipídios, essa mistura nos auxilia durante o processo de respiração, facilitando a absorção de oxigênio pelos pulmões por meio da diminuição da tensão superficial das paredes dos alvéolos e evitando seu colapso durante o ciclo respiratório. Este trabalho utiliza o mecanismo de ação do surfactante pulmonar como um interessante exemplo para a introdução dos conceitos de tensão superficial e surfactantes.
Analisando cuidadosamente o funcionamento do corpo humano, vemos que há tantas reações químicas ocorrendo ao mesmo tempo que ele poderia ser comparado a uma indústria química. O mecanismo de ação de alguns órgãos do nosso corpo pode ser relacionado com procedimentos bastante comuns aos químicos. Por exemplo, os rins funcionam como filtros, limpando nosso sangue, o que é um exemplo de um processo de separação. Além de outras funções, o fígado é responsável pela síntese de açúcar, uréia, e outras substâncias, o que nos lembra a síntese orgânica.
Mas algo realmente interessante ocorre nos pulmões. Esses órgãos possuem o papel fundamental de extrair oxigênio (O2) do ar para que possamos respirar. Eles são feitos de um tecido esponjoso, com pequenos sacos em seu interior, chamados de alvéolos pulmonares. A parede externa dos alvéolos é circundada por vasos sangüíneos muito finos, os vasos capilares. Quando respiramos, o oxigênio contido no ar difunde através das paredes dos alvéolos, atingindo os vasos capilares e sendo então transportado pelo sangue para todas as partes do corpo.
De forma semelhante, porém em sentido oposto, o gás carbônico (CO2) é expelido dos nossos pulmões. Para facilitar o processo de absorção de O2, as células alveolares tipo II, localizadas no interior dos alvéolos, sintetizam uma mistura de proteínas (~10%) e fosfolipídios (~90%) conhecida como surfactante pulmonar (Biochimica ET Biophysica Acta). A palavra “surfactante”
É a contração da expressão em inglês “surface active agents” (agentes de atividade superficial) e é empregada devido à capacidade das moléculas de fosfolipídios de reduzir a tensão interfacial das paredes dos alvéolos para valores baixos, facilitando a difusão de O2. Esta é a principal função do surfactante pulmonar, e para entendermos seu mecanismo de ação devemos estudar o fenômeno físco-químico da tensão superficial.
Fonte:
http://qnesc.sbq.org.br/online/qnesc16/v16_A02.pdf
Maizena + Água = Fluido Não Newtoniano!!!
Maizena + Água = Fluido Não Newtoniano!!!
Os fluídos não-newtonianos são aquelas substâncias (líquidas ou gasosas) que desafiam as leis de Newton e os princípios de nossa lógica mais elementar. Em seus trabalhos, Isaac Newton estabeleceu a existência de uma relação linear entre o esforço aplicado sobre um fluído e a resposta deste a esta força.
No entanto, anos depois, os cientistas descobriram com surpresa que determinados tipos de substâncias se comportavam fora de toda lógica da ação e reação newtoniana.
Se realizamos a clássica mistura de água e amido de milho (maizena) e submetermos esta mistura a uma vibração constante, observaremos com surpresa que a mistura se comportará como um autêntico ser vivo,
Este estranho comportamento tem uma explicação relativamente singela: um fluído não-newtoniano não tem um valor de viscosidade definido e constante, daí sua surpreendente resposta ante os estímulos externos. O exemplo da mistura acima é muito fácil de ser realizada em nossa própria casa; uma vez obtida a mistura comprovaremos um fato insólito: ao agitá-la lentamente comporta-se como um fluído semi-líquido, mas ao a agitar com força se mostra dura como uma pedra. Enquanto se mexe devagar com uma colher, a mistura terá a textura de uma papinha, mas tente dar um soco e seus dedos toparão com algo tão sólido quanto uma parede.
http://www.youtube.com/watch?v=68FGHsf2gK4
Estas propriedades levaram os cientistas a pesquisar a aplicação deste tipo de fluído na fabricação de coletes salva-vidas, dada sua capacidade para absorver a energia de um impacto a alta velocidade e permanecer flexível em condições de normalidade. O comportamento da maizena é parecido, também, ao que tem lugar nas denominadas "areias movediças": a mistura de areia e água volta-se mais rígida se a vítima agita-se, mas permite certa liberdade de movi
mentos sempre que produzidos mais lentamente.
http://www.youtube.com/watch?v=NKxKVpHZe5Q&feature=player_embedded
Existem numerosos fluídos não-newtonianos em nosso meio mais imediato, como o ketchup, a pasta de dentes ou algumas tintas. Nestes casos o comportamento é contrário ao da maizena; quando agitamos a embalagem do ketchup, por exemplo, a viscosidade do fluído diminui e o conteúdo sai com maior facilidade.
Para além dos envolvimentos práticos, o que nos fascina neste singelo experimento é a "porrada" às leis da realidade; é como se por um momento toda a perfeição da leis da física viessem abaixo. Poder-se-ia dizer que os fluídos não-newtonianos são os únicos que não se adaptam exatamente ao recipiente que os quer reter:
Aqui tem um trabalho muitooooo bom sobre a reação: agua - amido de milho
Vale apena olhar :
-->>http://www.ifi.unicamp.br/~lunazzi/F530_F590_F690_F809_F895/F809/F809_sem1_2007/MarieleK_Tamashiro_RF.pdf
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Fontes:
http://www.mdig.com.br/index.php?itemid=1307
http://www.ifi.unicamp.br/~lunazzi/F530_F590_F690_F809_F895/F809/F809_sem1_2007/MarieleK_Tamashiro_RF.pdf
http://www.youtube.com
domingo, 18 de setembro de 2011
Reologia
É o ramo da física que estuda a viscosidade, plasticidade, elasticidade e o escoamento da matéria, ou seja, um estudo das mudanças na forma e no fluxo de um material, englobando todas estas variantes. Podemos então concluir que é a ciência responsável pelos estudos do fluxo e deformações decorrentes deste fluxo, envolvendo a fricção do fluido.
Esta fricção ocorre internamente no material, onde uma camada de fluido possui uma certa resistência ao se deslocar sobre outra. Tudo isto envolve uma complexidade de fatores. O tamanho e geometria de cadeia é um exemplo possível. Enquanto temos os solventes que possuem uma viscosidade desprezível, temos também as resinas, com uma viscosidade elevada, graças ao tamanho de sua cadeia polimerizada. Ambos são compostos orgânicos, mas seus comportamentos são totalmente diferentes.
Viscosidade Aparente: É aquela medida em um único ponto e através de cisalhamento constante. É expressa por unidades de Poise ou centiPoise (mPa/s). Utilizada na leitura de viscosidade de fluidos pseudo-plásticos. Viscosímetros: Brookfield, Haake.
Viscosidade Cinemática: é aquela medida por um sistema de geometria que utiliza-se da gravidade para sua obtenção de medida. Medida por copos, tem como método a contagem, através de um cronômetro, do tempo gasto para o fluido escorrer pelo orifício inferior destes copos.
Viscosidade Absoluta: é aquela que é medida por um sistema de geometria que não sofre influência da gravidade para a obtenção desta medida.
1. Classificação Reológica
Quanto à deformação, os fluidos podem ser classificados em:
- Reversíveis ou elásticos: são sistemas que não escoam; sua deformação é reversível e o sistema obedece à Lei de Hooke.
- Irreversíveis ou viscosos: são sistemas que escoam; sua deformação é irreversível e o sistema obedece à Lei de Newton, de viscosidade constante.
- Fluidos Newtonianos: sua viscosidade é constante, seguem a Lei de Newton. Esta classe abrange todos os gases e líquidos não poliméricos e homogêneos.
Ex.: água, leite, soluções de sacarose, óleos vegetais.- Fluidos Não Newtonianos: a relação entre a taxa de deformação e a tensão de cisalhamento não é constante.
Além disso, os fluidos não newtonianos ainda podem ser classificados em: viscoelásticos, dependentes e independentes do tempo, como podemos ver no link: http://www.setor1.com.br/analises/reologia/cla_ssi.htmO link: http://www.setor1.com.br/analises/reologia/curva_inde.htm , mostra o comportamento reológico do fluido newtoniano e dos fluidos não newtonianos independentes do tempo e a seguir é dada uma breve descrição sobre cada um deles.
1.1 Fluidos não newtonianos independentes do tempo
São aqueles cujas propriedades reológicas independem do tempo de aplicação da tensão de cisalhamento. São ainda divididos em:
A) Sem tensão inicial – são aqueles que não necessitam de uma tensão de cisalhamento inicial para começarem a escoar. Compreende a maior parte dos fluidos não newtonianos. Dentro desta classe destacam-se:
- Pseudoplásticos
São substâncias que, em repouso, apresentam suas moléculas em um estado desordenado, e quando submetidas a uma tensão de cisalhamento, suas moléculas tendem a se orientar na direção da força aplicada. E quanto maior esta força, maior será a ordenação e, conseqüentemente, menor será a viscosidade aparente.
Este fluido pode ser descrito pelo Modelo de Ostwald-de-Waele ou Modelo Power Law (1923, 1925), representado pela equação:
Τyx= -K(dux/dy)n-1 dux/dy
Na qual:
K é o índice de consistência do fluido,
n é a inclinação da curva, neste caso, menor que 1. (A inclinação da curva só atinge o valor da unidade para taxas de deformação muito baixas ou muito altas, e o fluido se torna mais newtoniano.)
Ex.: polpa de frutas, caldos de fermentação, melaço de cana.
- Dilatantes
São substâncias que apresentam um aumento de viscosidade aparente com a tensão de cisalhamento. No caso de suspensões, à medida que se aumenta à tensão de cisalhamento, o líquido intersticial que lubrifica a fricção entre as partículas é incapaz de preencher os espaços devido a um aumento de volume que freqüentemente acompanha o fenômeno. Ocorre, então, o contato direto entre as partículas sólidas e, conseqüentemente, um aumento da viscosidade aparente.
Também podem ser representados pelo Modelo de Orswado-de-Waele ou Modelo Power Law (equação acima). No entanto, para este caso, n é maior que a unidade.
Ex.: suspensões de amido, soluções de farinha de milho e açúcar, silicato de potássio e areia.
B) Com tensão inicial – são os que necessitam de uma tensão de cisalhamentos inicial para começarem a escoar. Dentre os fluidos desta classe se encontram:
- Plásticos de Bingham
Este tipo de fluido apresenta uma relação linear entre a tensão de cisalhamento e a taxa de deformação, a partir do momento em que se atinge uma tensão de cisalhamento inicial. Este comportamento é descrito pela equação:
τyx = ±τ0 – μ0 dux/dy , para (τyx)>(τ0)
dux/dy = 0, para (τyx)>(τ0
Na qual:
τ0 é a tensão de cisalhamento inicial,
µ0 é uma constante análoga à viscosidade de fluidos newtonianos.
O sinal positivo de τ0 é utilizado quando τxy é positivo ou negativo, caso contrário.
Ex.: fluidos de perfuração de poços de petróleo, algumas suspensões de sólidos granulares.
- Herschel-Bulkley
Também chamado de Bingham generalizado. Este tipo de fluido também necessita de uma tensão inicial para começar a escoar. Entretanto, a relação entre a tensão de cisalhamento e a taxa de deformação não é linear. Esta relação depende do expoente adimensional n, característico para cada fluido.
τyx = ±τ0 – μ0 dux/dy , para (τyx)>(τ0)
dux/dy = 0, para (τyx)<(τ0)
Existe ainda o Modelo de Casson, comumente utilizado para descrever o estado estacionário de substâncias como sangue, iogurte, purê de tomate, etc. Este modelo é descrito pela Equação:
1.2 Fluidos não newtonianos dependentes do tempo
Os fluidos que possuem este tipo de comportamento apresentam propriedades que variam, além da tensão de cisalhamento, com o tempo de aplicação desta tensão, para uma velocidade de cisalhamento constante.
A) Tixotrópicos
Esta classe de fluidos tem sua viscosidade diminuída com o tempo de aplicação da tensão de cisalhamento, voltando a ficar mais viscosos com quando esta cessa.
Ex.: suspensões concentradas, emulsões, soluções protéicas, petróleo cru, tintas, ketchup.
B) Reopéticos
Já este tipo de fluido apresenta um comportamento inverso ao dos tixotrópicos. Desta forma, a viscosidade destes fluidos aumenta com o tempo de aplicação da tensão, retornando à viscosidade inicial quando esta força cessa.
Ex.: argila bentonita.
sábado, 17 de setembro de 2011
Hidrostática
Falando um pouco de pressão hidrostática....
Sem ela nos MORREMOS!!!....
Princípio de Pascal
O pricípio de Pascal pode ser usado para explicar como um sistema hidráulico funciona. Um exemplo comum deste sistema é o elevador hidráulico usado para levantar um carro do solo para reparos mecânicos.
Princípio de Pascal: A pressão aplicada a um fluido dentro de um recepiente fechado é transmitida, sem variação, a todas as partes do fluido, bem como às paredes do recepiente.
A explicação para o princípio de Pascal é simples. Caso houvesse uma diferença de pressão, haveriam forças resultantes no fluido, e como já discutimos acima, o fluido não estaria em repouso.
Em um elevador hidráulico uma pequena força aplicada a uma pequena área de um pistão é transformada em uma grande força aplicada em uma grande área de outro pistão (veja figura abaixo). Se um carro está sobre um grande pistão, ele pode ser levantado aplicando-se uma força F1 relativamente pequena, de modo que a razão entre a força peso do carro (F2) e a força aplicada (F1) seja igual à razão entre as áreas dos pistões.
P1 = P2 , logo F1/A1 = F2/A2 , e F1/F2 = A1/A2 [1.5]
Embora a força aplicada (F1) seja bem menor que a força peso (F2), o trabalho realizado é o mesmo. Trabalho é força vezes distância. Logo, se a força no pistão maior (peso) for 10 vezes maior do que a força no pistão menor (aplicada), a distância que ela percorre será 10 vezes menor. Isto se deve à conservação de volume:
V1 = V2, logo x1 . A1 = x2 . A2, ou seja x1/x2 = A2/A1 = F2/F1 . [1.6]
Medidores de pressão
A relação entre pressão e profundidade é muito utilizada em instrumentos que medem pressão. Exemplos são o manômetro com tubo fechado e o de tubo aberto. A medida é feita comparando-se a pressão em um lado do tubo com uma pressão conhecida (calibrada) no outro lado (veja figura abaixo).
Um barômetro típico de mercúrio é um manômetro de tubo fechado. A parte fechada é próxima a pressão zero, enquanto que o outro extremo é aberto à atmosfera, ou é conectada aonde se quer medir uma pressão. Como existe uma diferença de pressão entre os dois extremos do tubo, uma coluna de fluido pode ser mantida no tubo. Da fórmula [1.4] temos que a altura da coluna é proporcional à diferença de pressão. Se a pressão no extremo fechado for zero, então a altura da coluna é diretamente proportional à pressão no outro extremo.
Manômetro de tubo fechado: P = rgh [1.7]
Em um manômetro de tubo fechado, um extremo do tubo é aberto para a atmosfera, e está portanto à pressão atmosférica. O outro extremo está sob a pressão que deve ser medida. Novamente, se existe uma diferença de pressão entre os dois extremos do tubo, se formará uma coluna dentro do tubo cuja altura (h) é proporcional à diferença de pressão.
Manômetro de tubo fechado: P = Patm + rgh [1.8]
A pressão P é conhecida como pressão absoluta; a diferença de pressão entre a pressão absoluta P e a pressão atmosférica Patm é conhecida como pressão de calibre. Muitos medidores de pressão só informam a pressão de calibre.
Princípio de Arquimedes : Um objeto que está parcialmente, ou completamente, submerso em um fluido, sofrerá uma força de empuxo igual ao peso do fluido que objeto desloca.
FE = Wfluido = rfluido . Vdeslocado . g [1.9]
A força de empuxo, FE , aplicada pelo fluido sobre um objeto é dirigida para cima. A força deve-se à diferença de pressão exercida na parte de baixo e na parte de cima do objeto. Para um objeto flutuante, a parte que fica acima da superfície está sob a pressão atmosférica, enquanto que a parte que está abaixo da superfície está sob uma pressão maior porque ela está em contato com uma certa profundidade do fluido, e a pressão aumenta com a profundidade. Para um objeto completamente submerso, a parte de cima do objeto não está sob a pressão atmosférica, mas a parte de baixo ainda está sob uma pressão maior porque está mais fundo no fluido. Em ambos os casos a diferença na pressão resulta em uma força resultante para cima (força de empuxo) sobre o objeto. Esta força tem que ser igual ao peso da massa de água (rfluido . Vdeslocado) deslocada, já que se o objeto não ocupasse aquele espaço esta seria a força aplicada ao fluido dentro daquele volume (Vdeslocado) a fim de que o fluido estivesse em estado de equilíbrio.
Mas o legal é ver como ela nos influencia no dia a dia
O Principio da Hidrostatica e Hidrodinamica
Na nossa saúde
Pressão hidrostática (PH): a pressão hidrostática sanguínea (PHs) impulsiona o fluido através da membrana capilar, em direção ao interstício, sendo sua pressão aproximadamente de 30 mmHg no capilar arterial e de 15 mmHg no capilar venoso. A pressão hidrostática intersticial (PHi) é a que tende a movimentar o fluido de volta para os capilares. É considerada igual a zero, uma vez que nas condições de normalidade do interstício ela se equilibra em ambos os extremos capilares
Pressão hidrostática sanguínea: quando essa pressão aumenta, ocorre saída excessiva de líquido do vaso, situação comum em estados de hipertensão e drenagem venosa defeituosa (por exemplo, em casos de varizes, insuficiência cardíaca etc).
Pressão hidrostática intersticial: se diminuída essa força, o líquido não retorna para o meio intravascular, acumulando-se intersticialmente.
Pressão osmótica: é originada pela presença de moléculas protéicas no sangue e no fluido intersticial. A pressão osmótica sanguínea (POs) tende a movimentar o fluido do interstício em direção ao capilar, sendo de aproximadamente 28 mm Hg em ambos os extremos capilares. A pressão osmótica intersticial (POi) é a força oposta, que tende a "sugar" fluido dos capilares, sendo de aproximadamente 6 mm Hg nos extremos dos capilares
Pressão oncótica intersticial: um aumento da quantidade de proteínas no interstício provoca o aumento de sua pressão oncótica, o que favorece a retenção de líquido nesse local. Além disso, o aumento dessa força contribui para a dificuldade de drenagem linfática na região
Acúmulo de sódio no interstício: ocorre quando há ingestão de sódio maior do que sua excreção pelo rim; o sódio em altas concentrações aumenta a pressão osmótica do interstício, provocando maior saída de água do vaso.
Pressão de filtração (PF): surge da relação entre as pressões hidrostáticas e osmóticas, sendo no extremo arterial igual à pressão positiva de 8 mm Hg ( PF = (PHs + POi ) - (PHi + POs) ), produzindo assim a ultrafiltração. No extremo venoso, corresponde a pressão negativa de 7 mm Hg, produzindo a reabsorção. Assim sendo, 90% do fluido filtrado é reabsorvido, o restante (2 a 4 litros/dia) são absorvidos pelo sistema linfático.
Vasos linfáticos: se a função destes de drenagem dos líquidos estiver comprometida, pode surgir o edema. Esse quadro é observado, por exemplo, em casos de obstrução das vias linfáticas (ex.elefantíase).
Pressão tissular: a pressão hidrostática tissular é a pressão exercida sobre o fluido livre nos canais tissulares. É negativa na maioria dos tecidos. A pressão tissular total é o resultado da soma vetorial da pressão hidrostática tissular e da pressão do tecido sólido. Pode ser negativa, quando o interstício abre as junções endoteliais através dos filamentos de ancoragem, ou positivas, quando os músculos se contraem, comprimindo os linfáticos iniciais.
Pressão hidrostática sanguínea: quando essa pressão aumenta, ocorre saída excessiva de líquido do vaso, situação comum em estados de hipertensão e drenagem venosa defeituosa (por exemplo, em casos de varizes, insuficiência cardíaca etc).
Pressão hidrostática intersticial: se diminuída essa força, o líquido não retorna para o meio intravascular, acumulando-se intersticialmente.
Pressão osmótica: é originada pela presença de moléculas protéicas no sangue e no fluido intersticial. A pressão osmótica sanguínea (POs) tende a movimentar o fluido do interstício em direção ao capilar, sendo de aproximadamente 28 mm Hg em ambos os extremos capilares. A pressão osmótica intersticial (POi) é a força oposta, que tende a "sugar" fluido dos capilares, sendo de aproximadamente 6 mm Hg nos extremos dos capilares
Pressão oncótica intersticial: um aumento da quantidade de proteínas no interstício provoca o aumento de sua pressão oncótica, o que favorece a retenção de líquido nesse local. Além disso, o aumento dessa força contribui para a dificuldade de drenagem linfática na região
Acúmulo de sódio no interstício: ocorre quando há ingestão de sódio maior do que sua excreção pelo rim; o sódio em altas concentrações aumenta a pressão osmótica do interstício, provocando maior saída de água do vaso.
Pressão de filtração (PF): surge da relação entre as pressões hidrostáticas e osmóticas, sendo no extremo arterial igual à pressão positiva de 8 mm Hg ( PF = (PHs + POi ) - (PHi + POs) ), produzindo assim a ultrafiltração. No extremo venoso, corresponde a pressão negativa de 7 mm Hg, produzindo a reabsorção. Assim sendo, 90% do fluido filtrado é reabsorvido, o restante (2 a 4 litros/dia) são absorvidos pelo sistema linfático.
Vasos linfáticos: se a função destes de drenagem dos líquidos estiver comprometida, pode surgir o edema. Esse quadro é observado, por exemplo, em casos de obstrução das vias linfáticas (ex.elefantíase).
Pressão tissular: a pressão hidrostática tissular é a pressão exercida sobre o fluido livre nos canais tissulares. É negativa na maioria dos tecidos. A pressão tissular total é o resultado da soma vetorial da pressão hidrostática tissular e da pressão do tecido sólido. Pode ser negativa, quando o interstício abre as junções endoteliais através dos filamentos de ancoragem, ou positivas, quando os músculos se contraem, comprimindo os linfáticos iniciais.
O mecanismo de formação da linfa envolve, então, três processos muito dinâmicos e simultâneos:
Ultrafiltração: é o movimento de saída de H2O, O2 e nutrientes do interior do capilar arterial para o interstício, ocorrendo pela PH positiva no capilar arterial e a PH negativa ao nível do interstício.
Absorção venosa: é o movimento de entrada de H2O, CO2, pequenas moléculas e catabólitos do interstício para o interior do capilar venoso, ocorrendo por difusão, quando a pressão intersticial é maior do que a existente no capilar venoso
Absorção linfática: é o início da circulação linfática, determinada pela entrada do líquido intersticial, com proteínas de alto peso molecular e pequenas células, no interior do capilar linfático inicial, que ocorre quando a pressão é positiva e os filamentos de proteção abrem as micro-válvulas endoteliais da parede do capilar linfático . Este começa a ser preenchido pelo líquido intersticial e, quando o preenchimento chega ao máximo, as microválvulas se fecham, iniciando a propulsão da linfa através dos pré-coletores e coletores (Camargo, 2000).
Olhem esse site:http://143.107.23.244/lido/patoartegeral/patoartecir1.htm
Fontes:
http://pt.wikipedia.org/wiki/Hidrost%C3%A1tica
http://www.if.ufrj.br/teaching/fis2/hidrostatica/pressao.html
http://143.107.23.244/lido/patoartegeral/patoartecir1.htm
http://portalteses.icict.fiocruz.br/transf.php?script=thes_chap&id=00004704&lng=pt&nrm=iso
quarta-feira, 14 de setembro de 2011
Algumas definições
Reologia
Reologia é a parte da físico-química que investiga as propriedades e o comportamento mecânico de corpos que sofrem uma deformação (sólidos elásticos) ou um escoamento (fluido: líquido ou gás) devido à ação de uma tensão de cisalhamento (num corpo sujeito a uma força cortante, força por unidade de área da seção transversal). Muitos sistemas, principalmente os de natureza coloidal apresentam um comportamento intermediário entre esses dois extremos, apresentando tanto características viscosas como elásticas. Esses materiais são chamados de viscoelásticos.
O entendimento e o controle das propriedades reológicas é de fundamental importância na fabricação e no manuseio de uma grande quantidade de materiais (borrachas, plásticos, alimentos, cosméticos, tintas, óleos lubrificantes) e em processos (bombeamento de líquidos em tubulações, moldagem de plásticos).
Classificação Reológica
Quanto a deformação os fluidos podem ser classificados como:
1. Reversíveis ou elásticos: são sistemas que não escoam; sua deformação é reversível e o sistema obedece à lei de hooke.
2. Irreversível ou viscoso: são sistemas que escoam; sua deformação é irreversível e o sistema obedece a lei de Newton, de viscosidade constante.
Também podem ser classificados quanto a relação entre taxa de deformação e a tensão de cisalhamento:
1. Fluidos newtonianos: sua viscosidade é constante, seguem a lei de Newton. Esta classe abrangetodos os gases e líquidos não poliméricos e homogêneos. (ex.: água, leite, soluções de sacarose, óleos vegetais).
2. Fluidos não-newtonianos: a relação entre a taxa de deformação e a tensão de cisalhamento não é constante.
Comportamento de escoamento:
Newtoniano:
O fluido newtoniano, ou um material classificado como newtoniano, é aquele cuja viscosidade é igual, independente da taxa de cisalhamento na qual é medido, numa dada temperatura.
Ao medir a viscosidade de um material em diferentes velocidades num viscosímetro rotacional, ou sob varias condições de pressão num viscosímetro capilar e as viscosidades resultantes forem equivalentes, então o material newtoniano, sobre as condições de cisalhamento em que foi medido. Muitos fluidos são newtonianos, como a água, solvente, soluções muito diluídas, óleos minerais e fluidos de silicone.
Não Newtoniano:
As matérias não-Newtomiamos podem ser classificados em dois subgrupos:
Não-Newtoniano-independente de tempo
Não-Newtoniano-dependente de tempo
Independente de tempo
Fluidos pseudoplasticos (com ousem tensão de deformação inicial): a viscosidade decresce com o aumento da taxa de cisalhamento. Isto é chamado de “cisalhamento fino”. Ao efetuar a leitura em um viscosímetro, rotacionando de baixa para alta velocidade e voltar para a baixa e as leituras nas mesmas velocidades coincidirem, o material é considerado pseudoplasticos independente de tempo e de cisalhamento fino.
Este parâmetro deve ser levado em consideração no desenvolvimento de produtos. Ex.: maioria dos alimentos, tintas, emulsões.
Fluidos dilatantes: a viscosidade aumenta com o aumento da taxa de cisalhamento. Se o material é medido de baixa para alta velocidade e a viscosidade aumenta com o aumento da velocidade, o material é classificado como dilatante. Este tipo de comportamento é mais raro que a pseudoplasticidade, e observando em fluidos contendo altos níveis de defloculantes como argilas, lama, amido de milho em água, ingrediente de balas.
Plásticos: este tipo de fluido comporta-se como sólido em condições estáticas ou de repouso e após aplicação de uma força começa afluir. Esta força aplicada denomina-se tensão de deformação. Após começara fluir o comportamento pode ser newtoniano, pseudoplástico ou dilatante (ex. catchup).
Dependente de tempo
Alguns fluidos apresentam mudança na viscosidade em função do tempo sob condições constantes de taxa de cisalhamento. Há 2 categorias a serem consideradas.
Tixotropia: São sistemas cuja viscosidade diminui com o tempo para uma taxa de cisalhamento constante e aumenta quando esta taxa de cisalhamento diminui por recuperação estrutural do material (reversível).
Reopexia: são sistemas cuja viscosidade aumenta com o tempo a uma taxa de cisalhamento constante.
A tixotropia e a reopexia podem ocorrer e combinação com os comportamentos de escoamento
Reologia é a parte da físico-química que investiga as propriedades e o comportamento mecânico de corpos que sofrem uma deformação (sólidos elásticos) ou um escoamento (fluido: líquido ou gás) devido à ação de uma tensão de cisalhamento (num corpo sujeito a uma força cortante, força por unidade de área da seção transversal). Muitos sistemas, principalmente os de natureza coloidal apresentam um comportamento intermediário entre esses dois extremos, apresentando tanto características viscosas como elásticas. Esses materiais são chamados de viscoelásticos.
O entendimento e o controle das propriedades reológicas é de fundamental importância na fabricação e no manuseio de uma grande quantidade de materiais (borrachas, plásticos, alimentos, cosméticos, tintas, óleos lubrificantes) e em processos (bombeamento de líquidos em tubulações, moldagem de plásticos).
Classificação Reológica
Quanto a deformação os fluidos podem ser classificados como:
1. Reversíveis ou elásticos: são sistemas que não escoam; sua deformação é reversível e o sistema obedece à lei de hooke.
2. Irreversível ou viscoso: são sistemas que escoam; sua deformação é irreversível e o sistema obedece a lei de Newton, de viscosidade constante.
Também podem ser classificados quanto a relação entre taxa de deformação e a tensão de cisalhamento:
1. Fluidos newtonianos: sua viscosidade é constante, seguem a lei de Newton. Esta classe abrangetodos os gases e líquidos não poliméricos e homogêneos. (ex.: água, leite, soluções de sacarose, óleos vegetais).
2. Fluidos não-newtonianos: a relação entre a taxa de deformação e a tensão de cisalhamento não é constante.
Comportamento de escoamento:
Newtoniano:
O fluido newtoniano, ou um material classificado como newtoniano, é aquele cuja viscosidade é igual, independente da taxa de cisalhamento na qual é medido, numa dada temperatura.
Ao medir a viscosidade de um material em diferentes velocidades num viscosímetro rotacional, ou sob varias condições de pressão num viscosímetro capilar e as viscosidades resultantes forem equivalentes, então o material newtoniano, sobre as condições de cisalhamento em que foi medido. Muitos fluidos são newtonianos, como a água, solvente, soluções muito diluídas, óleos minerais e fluidos de silicone.
Não Newtoniano:
As matérias não-Newtomiamos podem ser classificados em dois subgrupos:
Não-Newtoniano-independente de tempo
Não-Newtoniano-dependente de tempo
Independente de tempo
Fluidos pseudoplasticos (com ousem tensão de deformação inicial): a viscosidade decresce com o aumento da taxa de cisalhamento. Isto é chamado de “cisalhamento fino”. Ao efetuar a leitura em um viscosímetro, rotacionando de baixa para alta velocidade e voltar para a baixa e as leituras nas mesmas velocidades coincidirem, o material é considerado pseudoplasticos independente de tempo e de cisalhamento fino.
Este parâmetro deve ser levado em consideração no desenvolvimento de produtos. Ex.: maioria dos alimentos, tintas, emulsões.
Fluidos dilatantes: a viscosidade aumenta com o aumento da taxa de cisalhamento. Se o material é medido de baixa para alta velocidade e a viscosidade aumenta com o aumento da velocidade, o material é classificado como dilatante. Este tipo de comportamento é mais raro que a pseudoplasticidade, e observando em fluidos contendo altos níveis de defloculantes como argilas, lama, amido de milho em água, ingrediente de balas.
Plásticos: este tipo de fluido comporta-se como sólido em condições estáticas ou de repouso e após aplicação de uma força começa afluir. Esta força aplicada denomina-se tensão de deformação. Após começara fluir o comportamento pode ser newtoniano, pseudoplástico ou dilatante (ex. catchup).
Dependente de tempo
Alguns fluidos apresentam mudança na viscosidade em função do tempo sob condições constantes de taxa de cisalhamento. Há 2 categorias a serem consideradas.
Tixotropia: São sistemas cuja viscosidade diminui com o tempo para uma taxa de cisalhamento constante e aumenta quando esta taxa de cisalhamento diminui por recuperação estrutural do material (reversível).
Reopexia: são sistemas cuja viscosidade aumenta com o tempo a uma taxa de cisalhamento constante.
A tixotropia e a reopexia podem ocorrer e combinação com os comportamentos de escoamento
Encontrei um artigo que fala sobre escoamento de fluídos não-newtonianos em dutos, este artigo 'dá enfase ao fator de atrito e ao coeficiente de perda. Segue o link: http://www.editora.ufrrj.br/revistas/exatas/rce/v%2023%201-2/9.pdf
quarta-feira, 7 de setembro de 2011
Fluidos Não Newtonianos
Fluidos Não Newtonianos
Fluidos nos quais a tensão de cisalhamento não é diretamente proporcional a taxa de deformação. Dois exemplos familiares são a pasta dental e tinta Lucite. A tinta é muito espessa quando na lata e muito fina quando trabalhada com pincel no papel. A pasta dental não escorre por si só mesmo sem tampa, há uma tensão limítrofe abaixo da qual a pasta dental se comporta como sólido.
Numerosas equações empíricas tem sido propostas para fluidos com comportamento independente do tempo.
O ketchup e a pasta de dentes são materiais tixotrópicos, ou seja, eles se tornam menos viscosos sob ação de uma força de cisalhamento, voltando a recuperar sua viscosidade, de forma gradual, quando esta força cessa. Este efeito é dependente do tempo de observação. Muitas tintas também são tixotrópicas. Um pintor observador munido somente com um pincel percebe que a tinta recupera sua viscosidade após um curto intervalo de tempo depois que foi passada no pincel. A lama, algumas vezes, apresenta também este comportamento. Se colocarmos o pé rapidamente na superfície “dura” da lama, poderemos andar sobre ela. Mas se pisarmos por um tempo maior, nossos pés irão afundar dentro da lama “liquefeita”. Porém, há uma diferença crucial entre o comportamento da mistura de amido-água e do ketchup. No último caso, há uma diminuição de sua viscosidade com o aumento da força de cisalhamento. No nosso caso da maizena, pelo contrário, ocorre um aumento concomitante da viscosidade com a força de cisalhamento. Estes materiais, similares à maizena misturada com água, são conhecidos como dilatantes.
A mistura de areia fina e água apresentam um comportamento similar. Podemos pegar um punhado de areia e fazer castelos de areia na praia. Vemos que ela flui entre nossos dedos como um líquido, mas conseguimos andar e correr sobre ela sem afundar, um comportamento de sólido. Entretanto, não podemos fazer castelos com maizena da mesma forma que fazemos castelos de areia fina com água. Isso ocorre porque quando uma estrutura alta é feita com maizena, a pressão que os mantêm mais rígidos está sendo aplicada apenas sobre sua base devida ao peso do restante do material que fica no topo. Como este material no topo não está sob nenhuma força significativa, possui viscosidade bem menor e vai escorrendo. Aos poucos, todo o conteúdo que forma a estrutura se liquefaz. Já uma estrutura com areia e água se mantém porque os grãos de areia são rígidos e muitos grandes comparados às moléculas de água. A tensão superficial da água não é suficiente para mantê-los como uma suspensão, então eles se apóiam uns sobre os outros e a maior parte da água fluirapidamente, saindo da estrutura.
De acordo com a reologia - parte da física que investiga as propriedades e o comportamento mecânico dos corpos deformáveis que não são sólidos nem líquidos -, os fluidos não newtonianos são divididos em dois tipos:
· Fluidos independentes do tempo, cujas propriedades reológicas independem do tempo de aplicação da tensão de cisalhamento (deformação que sofre um corpo quando sujeito à ação de forças constantes).
· Fluidos dependentes do tempo, que apresentam mudança na viscosidade dependendo do tempo de aplicação da tensão de cisalhamento.
Bibliografia / fontes:
1. BENNET, C. O., MYERS, J. E. Fenômenos de Transporte, Quantidade de Calor e Massa, McGraw-Hill do Brasil LTDA, 1978.
2. FOX, Robert W.; Alan T. Introdução a mecânica dos fluidos. Rio de Janeiro: LTC, c1998
3. http://www.thermoevolution.com.br
4. http://ciencia.hsw.uol.com.br/fluido-nao-newtoniano.htm
Vídeos:
http://www.youtube.com/watch?v=GajbJjUAC7Q
http://www.youtube.com/watch?v=gfSB560j9nw
sábado, 3 de setembro de 2011
Tensão superficial
Dae galero vo posta um pouco sobre tensão superficial...
Primeiramente...
A tensão superficial é responsável por uma grande variedade de fenômenos de fácil observação. O mais evidente deles, e que historicamente levou também aos primeiros estudos quantitativos, é a flutuação
Concluímos que, apesar de a flutuação dos copos ser sempre explicada pela lei do empuxo, em escalas menores a flutuação dos corpos ainda se deve levar em conta o fenômeno da formação de "canoas invisíveis" que dispensam a necessidade de corpos mais leves disporem de uma conformação volumétrica que compense o seu peso.
Assim...
Uma barra de metal sólida certamente não é um bom candidato para flutuar em água. Suponhamos uma barra cilíndrica e bem alongada, porém pequena: uma agulha. No experimento "Flutuação da agulha" demonstramos que ela flutua.
Mesmo sem saber explicar exatamente porque a agulha pequena flutua (e a grande não), podemos verificar em quais condições (relações entre medidas) isso ocorre.
Analisando as superfícies de contato...
A noção de "superficial" na tensão superficial refere-se à "superfície de contato" entre o líquido e o objeto, ou seja, não ocorre apenas no contato do líquido com o ar, pode até ser no contato com outro líquido, e não ocorre apenas na "superfície" de um volume de líquido, mas também no seu interior (bolhas no fundo do mar por exemplo).
É um fenômeno físico-químico de fronteiras no contato entre espécies moleculares diferentes... apesar de líquidos não possuíram estrutura fixa, existe um arranjo molecular estatisticamente bem determinado, e esse arranjo se modifica nas fronteiras do líquido com outros objetos... por ser um "arranjo modificado" presente apenas ao longo da fronteira, esse arranjo como um todo tem a forma e o comportamento de uma membrana.
Visão microscópica...
A tensão superficial ocorre devido às forças de atração que as moléculas internas do líquido exercem sobre as da superfície.
As moléculas situadas no interior de um líquido são atraídas em todas as direções pelas moléculas vizinhas e, por isso, a resultante das forças que atuam sobre cada molécula é praticamente nula. Elas só não "grudam" (o que transformaria o líquido em sólido) porque a agitação/vibração intensa (de cada molécula) não permite.
As moléculas da superfície do líquido, entretanto, sofrem apenas atração lateral e inferior. Esta força para o lado e para baixo cria a tensão na superfície, que faz a mesma comportar-se como uma película elástica.
A água tem uma tensão superficial mais intensa do que a grande maioria dos líquidos usuais (óleo, álcool, solventes, ácidos, etc.); isso se deve pela ocorrência de "pontes de hidrogênio" entre as moléculas de água. Cada molécula estabelece até quatro pontes com as moléculas vizinhas.
Filmes finos e membranas...
Filmes finos são materiais que se apresentam na forma de películas, muito mais finas do que uma folha de papel: eles podem possuir a espessura de uma molécula.
Talvez os mais conhecidos filmes finos sejam as bolhas de sabão, e as películas de substâncias tais como gasolina ou óleo que se formam ao espalharem-se numa superfície a água, com reflexos coloridos e figuras onduladas.
Na Fisica...
A tensão superficial é um efeito que ocorre na camada superficial de um liquido que leva a sua superfície a se comportar como uma membrana elástica. As moléculas situadas no interior de um líquido são atraídas em todas as direções pelas moléculas vizinhas e, por isso, a resultante das forças que atuam sobre cada molécula é praticamente nula. As moléculas da superfície do líquido, entretanto, sofrem apenas atração lateral e inferior. Esta força para o lado e para baixo cria a tensão na superfície, que faz a mesma comportar-se como uma película elástica. A tensão superficial está presente em situações interessantes: A gota de água que se forma em uma torneira mantém sua forma devido a elasticidade na superfície da gota.
Este efeito permite que insetos caminhem sobre a água.
O uso de surfactantes e detergentes rompe a tensão superficial, por reduzir as forças de coesão entre as moléculas do líquido.
A tensão superficial está relacionada com a diferença de pressão entre os dois lados de uma interface pela equação:
Em que R1 e R2 são os raios de curvatura da interface.
Em questão de trabalho...
Precisa-se de trabalho para aumentar a área de um líquido. A tensão de superfície pode ser definida como sendo esse trabalho:
tensão de superfície = Y = W/Aonde A é a área da superfície.
Se tivermos um filme fino, e tentarmos esticá-lo, o filme resiste. A tensão de superfície também pode ser definida como a força F por unidade de comprimento L que resiste ao esticamento:
tensão de superfície = Y = F/LA água é usualmente utilizada para limpeza, mas a tensão de superfície dificulta a penetração da água em pequenos orifícios, como os encontrados em roupas. Quando se adiciona sabão a água, a tensão superficial é diminuida, e as roupas (ou qualquer outra coisa) são muito mais facilmente limpas.
Fontes...
http://pt.wikipedia.org/wiki/Tens%C3%A3o_superficial
http://pt.wikipedia.org/wiki/Mec%C3%A2nica_dos_fluidos
http://www.if.ufrj.br/teaching/fis2/hidrodinamica/viscosidade.html
http://www.if.ufrj.br/teaching/fis2/hidrodinamica/viscosidade.html
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