Características de fluido, propriedades, tipos, exemplos

O Fluidos São meios contínuos cujas moléculas não estão tão ligadas quanto em sólidos e, portanto, têm maior mobilidade. Líquidos e gases são fluidos e alguns, como ar e água, são de vital importância, porque são necessários para manter a vida.

Exemplos de fluidos são água, hélio supérfluo ou plasma sanguíneo. Existem materiais que parecem sólidos, mas, no entanto, exibem as características que os fluidos têm, por exemplo, alcatrão. Colocando um tijolo em cima de um grande pedaço de alcatrão.

A água é um exemplo de fluido

Alguns plásticos também parecem sólidos, mas na realidade eles são fluidos com viscosidade muito alta, capaz de fluir extremamente lentamente.

[TOC]

Características fluidas

Os fluidos são caracterizados principalmente por:

-Ter uma maior separação entre suas moléculas em comparação com os sólidos. No caso de líquidos, as moléculas ainda mantêm alguma coesão, enquanto nos gases eles interagem muito menos.

Moléculas de água, um fluido, em um estado líquido em comparação com o gelo e o vapor de água

-Fluir ou escorrer, ao cortar tensões neles agem. Os fluidos não resistem aos esforços; portanto, são deformados continuamente e permanentemente quando um é aplicado.

-Adaptar -se à forma do recipiente que os contém e, se for gases, eles se expandem imediatamente até cobrirem todo o volume do mesmo. Além disso, se puderem, as moléculas escaparão rapidamente do contêiner.

-Os gases são facilmente compressíveis, ou seja, seu volume pode ser facilmente alterado. Por outro lado, para modificar o volume de um líquido, é necessário mais esforço, para que sejam considerados incompressíveis em uma ampla gama de pressões e temperaturas.

-Os líquidos têm uma superfície livre plana quando a pressão que atua sobre eles é constante. À pressão atmosférica, por exemplo, a superfície de um lago sem onda é plana.

Ar e água: fluidos essenciais para a vida. Fonte: Pixabay.

Propriedades fluidas

O comportamento macroscópico de um fluido é descrito através de vários conceitos, sendo os principais: densidade, peso específico, densidade relativa, pressão, compressibilidade e módulo de viscosidade. Vamos ver o que cada um consiste brevemente.

Densidade

Em um meio contínuo como fluido, não é fácil.

A densidade é definida como o quociente entre a massa e o volume. Denotando a densidade com as letras gregas ρ, Mass m e Volume V:

Pode atendê -lo: filtração

ρ = m/v

Quando a densidade varia de um ponto a outro do fluido, a expressão é usada:

ρ = dm/dv

No sistema internacional de unidades, a densidade é medida em kg/m³.

A densidade de qualquer substância em geral não é constante. Tudo quando o aquecimento experimenta dilatação, exceto a água, que dilata quando congelou.

No entanto, em líquidos, a densidade permanece quase constante em uma ampla gama de pressões e temperaturas, embora os gases experimentem variações mais facilmente, pois são mais compressíveis.

Peso específico

O peso específico é definido como a razão entre a magnitude do peso e o volume. Portanto, está relacionado à densidade, pois a magnitude do peso é mg. Denotando o peso específico com a letra grega γ, você tem:

γ = mg / v

A unidade de peso específica no sistema internacional de unidades é o Newton/M³ E em termos de densidade, o peso específico pode ser expresso da seguinte forma:

γ = ρg

Densidade relativa

Água e ar são os líquidos mais importantes para a vida, então eles servem como um padrão de comparação para os outros.

Nos fluidos, a densidade relativa é definida como a razão entre a massa de uma porção de fluido e a massa de um volume igual de água (destilado) para 4 ° C e 1 atmosfera de pressão.

Na prática, o quociente entre o fluido e a densidade da água é calculado nessas condições (1 g/cm³ ou 1000 kg/m³), Portanto, a densidade relativa é uma quantidade adimensional.

É indicado como ρ_r ou SG para o acrônimo em inglês de Gravidade Específica, que se traduz como gravidade específica, outro nome pelo qual a densidade relativa é conhecida:

sg = ρ_fluente / ρ_água

Por exemplo, uma substância com SG = 2.5 é 2.5 vezes mais pesado que a água.

Nos gases, a densidade relativa é definida da mesma maneira, mas em vez de usar água como referência, a densidade do ar igual a 1.225 kg/m é usada³ a 1 atmosfera de pressão e 15 ºC.

Pressão

Um fluido consiste em inúmeras partículas em movimento constante, capaz de exercer força em uma superfície, por exemplo, a do recipiente que as contém. A pressão média P que o fluido exerce em qualquer área plana A é definida através do quociente:

P = f_┴/PARA

Onde f_┴ É o componente perpendicular da força, portanto a pressão é uma magnitude escalar.

Pode atendê -lo: ramo de laboratório

Se a força não for constante ou a superfície não estiver plana, a pressão será definida por:

P = df/da

A unidade de pressão em si é a newton/m², Chamado Pascal e PA abreviado, em homenagem ao físico francês Blaise Pascal.

No entanto, na prática, muitas outras unidades são usadas, por razões históricas e geográficas ou também de acordo com o campo de estudo. Sistema britânico ou unidades de sistema imperial são usadas com muita frequência em países que falam em inglês. Para pressão neste sistema o psi Ó Libra-Force/polegada².

Compressibilidade

Quando uma porção de fluido é submetida a um esforço de volume, diminui até certo ponto. Essa diminuição é proporcional ao esforço feito, sendo a constante da proporcionalidade Módulo de compressibilidade ou simplesmente compressibilidade.

Se B é o módulo de compressibilidade, ΔP a mudança de pressão e ΔV/V a alteração da unidade de volume, depois matematicamente:

B = ΔP / (ΔV / V)

A mudança de volume unitário não tem dimensão, pois é o quociente entre dois volumes. Dessa maneira, a compressibilidade tem as mesmas unidades de pressão.

Como afirmado no início, os gases são facilmente compressíveis fluidos, no entanto, os líquidos não têm, portanto, eles têm módulos de compressibilidade comparáveis ​​aos de sólidos.

Gosma

Um fluido de movimento pode ser modelado por camadas finas que se movem em relação um ao outro. A viscosidade é o esfregar entre eles.

Para imprimir o movimento para o fluido, um esforço de corte (não muito grande) é aplicado a uma seção, o atrito entre as camadas impede que o distúrbio atinja as camadas mais profundas.

Neste modelo, se a força se aplicar à superfície do fluido, a velocidade está diminuindo linearmente nas camadas inferiores até ser cancelada no fundo, onde o fluido está em contato com a superfície de repouso do recipiente que o contém.

Determinação experimental da viscosidade. O fluido se move para dentro de duas superfícies, a parte superior é móvel, enquanto o abaixo é fixo. Fonte: Wikimedia Commons.

Matematicamente, é expresso dizendo que a magnitude do esforço de corte τ é proporcional à variação da velocidade com a profundidade, que é indicada como ΔV/ Δy. A constante de proporcionalidade é a viscosidade dinâmica μ do fluido:

τ = μ (ΔV/ Δy)

Essa expressão é conhecida como a lei de viscosidade e fluidos de Newton que a seguem (alguns não seguem este modelo) são chamados de fluidos newtonianos.

No sistema internacional, as unidades de viscosidade dinâmica são PA. s, mas é comumente usado equilíbrio, abreviado P, equivalente a 0.1 PA.s.

Pode servir a você: Biogenética: História, que estudos, conceitos básicos

Classificação: Tipos de fluidos

Os fluidos são classificados obedecendo a vários critérios, a presença ou ausência de atrito é um deles:

Fluidos ideais

Sua densidade é constante, é incompressível e a viscosidade é nula. Também é irrotacional, isto é, eles não formam whirlwinds dentro. E finalmente é estacionário, o que significa que todas as partículas fluidas que passam por um certo ponto têm a mesma velocidade

Fluidos reais

Nas camadas de fluidos reais, há atrito e, portanto, a viscosidade, eles também podem ser compressíveis, embora tenhamos dito, os líquidos são incompressíveis em uma ampla gama de pressões e temperaturas.

Outro critério estabelece que os fluidos podem ser newtonianos e não -newtonianos, de acordo com o modelo de viscosidade que eles seguem:

Fluidos newtonianos

Eles cumprem a lei de viscosidade de Newton:

τ = μ (ΔV/ Δy)

Fluidos não -dewtonianos

Eles não cumprem a lei de viscosidade de Newton, então seu comportamento é mais complexo. Eles são classificados por sua vez em viscosidade de fluidos Independente do tempo e aqueles com viscosidade dependente do tempo, Ainda mais complexo.

Honey é um exemplo de fluido não -newtoniano. Fonte: Pixabay.

Exemplos de fluidos

Água

A água é um fluido newtoniano, embora em certas condições o modelo de fluido ideal descreva seu comportamento muito bem.

Plasma sanguíneo

É um bom exemplo de fluido não -newtoniano, independentemente do tempo, especificamente dos fluidos pseudoplásticos, nos quais a viscosidade aumenta muito com a tensão de cisalhamento aplicada, mas depois, aumentando o gradiente de velocidade, ele para aumentando progressivamente.

Mercúrio

Mercúrio em forma líquida. Bionerd [CC por (https: // CreativeCommons.Org/licenças/por/3.0)] o único metal líquido à temperatura ambiente também é um fluido newtoniano.

Chocolate

Muito corte é necessário para que esse tipo de fluido comece a fluir. Então a viscosidade permanece constante. Este tipo de fluido é chamado Fluido de Bingham. O dentifrico e algumas pinturas também pertencem a esta categoria.

Asfalto

É um fluido usado para pavimentar as estradas e como uma impermeabilização. Tem o comportamento de um fluido de Bingham.

Helio Superfluido

Falta totalmente viscosidade, mas em temperaturas próximas a zero absoluto.

Referências

1. Cimbala, c. 2006. Mecânica de fluidos, fundamentos e aplicações. Mc. Graw Hill.
2. Medida da viscosidade de um líquido. Recuperado de: SC.Ehu.é.
3. Mott, r.  2006. Mecânica de fluidos. 4º. Edição. Pearson Education.
4. Wikipedia. Superfluidade. Recuperado de: é.Wikipedia.org.
5. Zapata, f. Fluidos: densidade, peso específico e gravidade específica. Recuperado de: Francesphysics.Blogspot.com.