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

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.

Também podem ser classificados quanto à relação entre a taxa de deformação e a tensão de cisalhamento:

- 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.htm

O 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:

Τ_yx= -K(du_x/dy)^n-1 du_x/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:

τ_yx = ±τ₀ – μ₀ du_x/dy , para (τ_yx)>(τ₀)

du_x/dy = 0, para (τ_yx)>(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 τ_xy 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.

τ_yx = ±τ₀ – μ₀ du_x/dy , para (τ_yx)>(τ₀)

du_x/dy = 0, para (τ_yx)<(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.

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/F_{1 .} [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 = P_atm + rgh [1.8]

A pressão P é conhecida como pressão absoluta; a diferença de pressão entre a pressão absoluta P e a pressão atmosférica P_atm 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.

F_E = W_fluido = r_fluido . V_deslocado . g [1.9]

A força de empuxo, F_E , 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 (r_{fluido .} V_deslocado) deslocada, já que se o objeto não ocupasse aquele espaço esta seria a força aplicada ao fluido dentro daquele volume (V_deslocado) 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.

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

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

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

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

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.

Forças em contato, mostrado ponto de contato ângulo superior a 90 ° (à esquerda) e inferior a 90 ° (à direita).

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/A

onde 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/L

A 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
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