Utilizador:
Diferentes viscosidades
Descrição
A viscosidade tem um efeito profundo no comportamento de um fluido, como pode ser visto nos três exemplos a seguir:
ID:(7068, 0)
Número de Reynolds
Equação
O critério chave para determinar se um meio é laminar ou turbulento é o chamado número de Reynolds, que compara a energia associada à inércia com aquela associada à viscosidade. A primeira depende de la densidade líquida ($\rho_w$), ($$) e la dimensão típica do sistema ($R$), enquanto a segunda depende de la viscosidade ($\eta$), definindo-o como:
 $ Re =\displaystyle\frac{ \rho R v }{ \eta }$ |
A inércia de um meio pode ser entendida como proporcional à densidade da energia cinética, dada por:
$\displaystyle\frac{\rho_w}{2}v^2$
onde la densidade líquida ($\rho_w$) e la velocidade média do fluido ($v$) são variáveis.
Se considerarmos la força viscosa ($F_v$) como:
$F_v=S\eta\displaystyle\frac{v}{R}$
onde la seção ou superfície ($S$), la viscosidade ($\eta$), la velocidade média do fluido ($v$) e la dimensão típica do sistema ($R$) são propriedades do meio.
Lembrando que a energia é igual a la força viscosa ($F_v$) multiplicada por o distância percorrida ($l$). A densidade da energia perdida por viscosidade será igual à força multiplicada pela distância dividida pelo volume $S l$:
$\displaystyle\frac{F_vl}{Sl}=S\eta\displaystyle\frac{v}{R}\displaystyle\frac{l}{Sl}=\eta\displaystyle\frac{v}{R}$
Portanto, a relação entre a densidade de energia cinética e a densidade de energia viscosa é igual a um número adimensional conhecido como o número de Reynolds ($Re$). Se o número de Reynolds ($Re$) for várias ordens de magnitude maior que um, a inércia domina sobre a força viscosa e o fluxo se torna turbulento. Por outro lado, se o número de Reynolds ($Re$) for pequeno, a força viscosa domina e o fluxo se torna laminar.
| $ Re =\displaystyle\frac{ \rho R v }{ \eta }$ |
O artigo original no qual Osborne Reynolds introduz o número que leva seu nome é:
Investigação Experimental das Circunstâncias que Determinam se o Movimento da Água Deve Ser Direto ou Sinuoso, e da Lei da Resistência em Canais Paralelos ("An Experimental Investigation of the Circumstances Which Determine Whether the Motion of Water Shall Be Direct or Sinuous, and of the Law of Resistance in Parallel Channels"), escrito por Osborne Reynolds e publicado em Philosophical Transactions of the Royal Society of London, Vol. 174, pp. 935-982 (1883).
ID:(3177, 0)
Proporção de mistura de vapor de água com ar
Equação
A relação de mistura do vapor de água com o ar é definida como a relação entre as massas de cada componente presentes em um volume:
$\displaystyle\frac{M_v}{M_a}=\displaystyle\frac{n_vM_{mol,v}}{n_aM_{mol,a}}=\displaystyle\frac{p_v}{p_a}\displaystyle\frac{M_{mol,v}}{M_{mol,a}}\sim 0.01$
Onde $M_v$ e $M_a$ são as massas do vapor de água e do ar, $n_v$ e $n_a$ são as moles do vapor de água e do ar, $M_{mol,v}$ e $M_{mol,a}$ são as massas molares do vapor de água e do ar, $p_v$ e $p_a$ são as pressões relativas do vapor de água e do ar, e $r$ é a relação de mistura. Portanto, temos que
| $ r =\displaystyle\frac{ M_v }{ M_a }$ |
No caso específico do vapor de água no ar, a relação de mistura é proporcional às pressões relativas, que podem ser quantificadas usando a pressão de vapor de água $p_v\sim 1500 Pa$ e a pressão do ar $p_a\sim 10^5 Pa$. Ao aplicar a equação dos gases ideais e a definição da massa molar, obtém-se uma relação de mistura de aproximadamente $0.01$. Isso significa que a quantidade de vapor de água em relação ao ar é baixa em condições normais.
ID:(7069, 0)
Turbulência gerada por um cigarro
Descrição
Um cigarro possui uma ponta incandescente que aquece o ar ao seu redor. Além disso, a fumaça expelida permite visualizar o movimento do ar. O aquecimento provoca uma expansão do ar, o que resulta em uma redução de densidade e, consequentemente, em uma força de sustentação. Por isso, a fumaça começa a subir em um movimento laminar, e é possível observar as linhas características.
Durante o processo, o gás começa a resfriar, perdendo sustentação, e algumas áreas começam a subir mais lentamente, obstruindo o movimento ascendente do ar. Essa obstrução leva à formação de turbulências, e as mesmas áreas que sobem mais lentamente começam a girar, fazendo parte dos vórtices observados nessa região.
ID:(1654, 0)