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UNIVERSIDADE DA INTEGRAO INTERNACIONAL DA LUSOFONIA

AFRO-BRASILEIRA

INSTITUTO DE ENGENHARIAS E DESENVOLVIMENTO SUSTENTVEL

CURSO DE ENGENHARIA DE ENERGIAS

CAIO KERSON OLIVEIRA VERAS

PROPRIEDADES FSICAS DOS FLUIDOS E APLICAO DO

MANMETRO EM U

ACARAPE

31 DE MARO DE 2015

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CAIO KERSON OLIVEIRA VERAS

PROPRIEDADES FSICAS DOS FLUIDOS E APLICAO DO

MANMETRO EM U

Relatrio referente aula prtica da

disciplina de Laboratrio de Hidrulica,

do curso de Engenharia de Energias da

Universidade da Integrao Internacional

da Lusofonia Afro-Brasileira.

Orientador: Prof. Dr. George Leite

Mamede

ACARAPE

31 DE MARO DE 2015

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SUMRIO

1. CONSIDERAES GERAIS ................................................................................... 4

1.1. INTRODUO ..................................................................................................... 4

1.2. OBJETIVOS .......................................................................................................... 5

2. METODOLOGIA ....................................................................................................... 5

2.1 PROPRIEDADES FSICAS DOS FLUIDOS ........................................................ 5

2.2 APLICAES MANMETRO EM U .................................................................. 6

3. RESULTADOS ........................................................................................................... 8

3.1 PROPRIEDADES FSICAS DOS FLUIDOS ........................................................ 8

3.2 APLICAES MANMETRO EM U ................................................................ 11

4. CONCLUSES ......................................................................................................... 12

REFERNCIAS ........................................................................................................... 13

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1. CONSIDERAES GERAIS

1.1. INTRODUO

O presente trabalho tem por finalidade relatar a prtica laboratorial da disciplina de

hidrulica, realizada no dia 17/03/2015, no Laboratrio de Hidrulica, localizado nas

dependncias da Universidade Federal do Cear (UFC). Na ocasio foi possvel analisar

e determinar propriedades dos fluidos (gua e mercrio) como: adeso, coeso, massa

especfica e capilaridade. Na aula pode-se ainda determinar o nvel da gua contida

numa caixa dagua e determinar a presso em torneiras utilizando manmetro em U,

rgua e mangueira de nvel.

Os fluidos so substncias ou corpos cujas molculas ou partculas tm a propriedade de

se mover, umas em relao s outras, sob a ao de foras de mnima grandeza. Dentro

dessas propriedades, pode-se citar a coeso, considerada a fora que permite as

partculas do fluido resistirem a pequenos esforos de tenso, ou seja, foras

moleculares de atrao que fazem com que as molculas do prprio lquido fiquem

unidas. Outra fora conhecida a adeso, uma fora atrativa que atua entre um lquido

e a superfcie de um slido quando estes esto em contato direto, ou seja, demonstra

atrao entre as molculas distintas (AZEVEDO NETO, 1998).

Uma propriedade muito importante dos fluidos a capilaridade, que a tendncia que

algumas substncias apresentam de subirem ou descerem por paredes de tubos finos

(tubos capilares) ou se deslocar por curtos espaos existentes em materiais porosos,

como tecidos de algodo ou esponjas. Se a atrao entre as molculas fraca, por

exemplo, a gua, ele sobe pelas paredes do tubo, de uma forma cncava. J no caso do

mercrio, como atrao forte, ele desce pelo tubo de uma forma convexa. A

capacidade do lquido subir ou descer estar relacionada no s com as foras de adeso

e coeso, mas tambm com massa especfica do lquido.

A massa especifica definida pela razo entre a massa (m) de uma quantidade de

substncia e o volume (v) equao 1.

(1)

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O manmetro um instrumento utilizado para medir a presso de fluidos contidos em

recipientes fechados, onde existem dois tipos: lquidos e os de gases. bastante

utilizado no setor industrial.

1.2. OBJETIVOS

Analisar e determinar propriedades dos fluidos (gua e mercrio);

Determinar o nvel da gua em uma caixa dagua utilizando um manmetro em

U e

Determinar a presso nas torneiras exercida pela gua contida na caixa dagua.

2. METODOLOGIA

2.1 PROPRIEDADES FSICAS DOS FLUIDOS

Inicialmente analisou-se as propriedades da gua e do mercrio, onde foi possvel

verificar propriedades como adeso, coeso e capilaridade. Primeiramente verificou-se

o peso da gua contida em uma garrafa e de uma pequena quantidade de mercrio.

Em uma proveta colocou-se 10 mL de gua para analisar a propriedade de adeso, o

mesmo foi feito para o mercrio para observar como se comporta a propriedade de

coeso. Uma pequena quantidade de gua foi colocada sobre uma superfcie de um

vidro para ser analisado. E em outro recipiente de vidro fez-se o mesmo com o mercrio

e analisou-se.

Depois de analisadas as propriedade de adeso e coeso, analisou-se ento a

capilaridade da gua e do mercrio, pegou-se um tubo de caneta vazio e mergulhou-se

na proveta contento gua e depois fez-se o mesmo com a proveta que continha mercrio

e observou-se o fenmeno da capilaridade em ambas.

A massa especfica ( ) est diretamente relacionada com a capilaridade, para se medir a

massa especifica pode-se fazer o seguinte procedimento, pesou-se certa quantidade dos

fluidos (gua e mercrio). Em um bquer de 200mL adicionou-se aproximadamente

100mL de H20 e pesou-se em uma balana de preciso e anotou-se o valor. Em seguida,

fazendo-se o mesmo procedimento, mais com apenas 50 ml de gua utilizando uma

proveta de 50 ml, pesou-se com a balana e anotou-se o resultado.

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A equao (1) indica a frmula para o clculo para a obteno da massa

especfica, em que m equivale a massa da substncia e V o volume.

(1)

O mesmo procedimento foi feito para o mercrio, em um bquer 200mL adicionou-se

aproximadamente 100mL de Hg e pesou-se em uma balana de preciso e anotou-se o

resultado, com auxilio da equao (1) foi possvel determinar a massa especifica do

mercrio.

2.2 APLICAES MANMETRO EM U

Determinou-se o nvel de agua na caixa dagua que se encontrava cerca de 4m acima do

piso (figura 1), com auxilio do manmetro em U e rgua, pode-se obter os dados

necessrios, fazendo-se uso da equao 2 (equilbrio das presses).

P1 = P2 (2)

Figura 1. Ilustrao da caixa dagua e manmetro.

Fonte: adaptado autor

Antes de comear a utilizar o manmetro, importante abrir a vlvula de escape para

remover todo o ar contido na tubulao, no fazendo isso pode acontecer erros de

medies. Identificou-se no manmetro onde as presses eram iguais, com o auxilio de

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uma rgua mediu-se a altura deslocada do mercrio h1 e da gua h2. Com a rgua,

mediu-se tambm a altura do nvel do mercrio at o cho chamou-se de hpiso.

Por fim, determinou-se a presso em duas torneiras (dentro e fora do laboratrio) com

auxilio do manmetro, rgua e mangueira de nvel. Alinhou-se a mangueira de nvel em

um ponto coincidente da torneira e manmetro, mediu-se a altura acima do ponto de

equilbrio das presses (Figura 2). Lembrando que a mangueira de nvel bastante

utilizada na construo civil para realizar a operao de nivelamento.

Figura 2. Ilustrao nivelamento da torneira com o manmetro.

Fonte: adaptado autor

O mesmo foi feito para saber a presso de uma torneira fora do laboratrio, alinhou-se a

mangueira de nvel em um ponto coincidente da torneira e calada do laboratrio,

mediu-se a a altura do nivelamento at o piso do laboratrio (Figura 3).

Figura 3. Ilustrao nivelamento da torneira (fora do laboratrio) com o piso do

laboratrio.

Fonte: adaptado autor

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3. RESULTADOS

3.1 PROPRIEDADES FSICAS DOS FLUIDOS

Inicialmente verificou-se o peso da gua contida em uma garrafa cheia e de

aproximadamente 3 cm (dois dedos) de mercrio em uma garrafa, notou-se rapidamente

a diferena de peso entre as duas, percebeu-se que o peso do mercrio mesmo com a

quantidade mnima contida na garrafa muito superior ao da garrafa cheia de gua, isso

porque a massa especifica do mercrio muito maior do que o da gua, sendo Hg =

13,6 g/cm e H2O = 1 g/cm, ou seja, a massa especifica do mercrio 13,6 vezes maior

do que a massa especifica da gua.

Ao colocar uma pequena quantidade de gua em contato com a superfcie de vidro,

observou-se que ocorreu um espalhamento da gua, onde a gua aderiu ao recipiente de

vidro rapidamente, nessa situao, as foras de aderncia superam as foras de coeso e,

assim, a gua molha o vidro (Figura 4). Fez-se o mesmo procedimento com o mercrio,

mais no mercrio, ocorre o contrrio, ou seja, as foras de coeso entre as molculas do

lquido superam as foras de aderncia e, consequentemente, o mercrio no

adere/molha o vidro (Figura 4).

Figura 4. Propriedades de adeso e coeso dos fluidos em questo (gua e mercrio) no

recipiente de vidro.

.

Fonte: autor

As propriedades de adeso e coeso esto relacionadas com a massa especfica do

fluido, dessa forma, quanto mais denso o fluido a propriedade que se observa a

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coeso, consequentemente, quando o fluido menos denso a propriedade que se observa

a adeso.

Logo aps, analisou-se o fenmeno da capilaridade com os dois fluidos (gua e

mercrio). Para a gua, medida que o tubo capilar (tubo de caneta) foi imerso na gua,

verificou-se que o nvel da gua dentro do tubo subiu, ficando acima do nvel da gua

contido no recipiente (Figura 5).

Figura 5. Fenmeno da capilaridade com a gua.

Fonte: Adaptado.

J com o mercrio, ocorreu o inverso, quando o tubo capilar foi imerso no mercrio, o

nvel do mercrio desceu, ficando abaixo do nvel do recipiente (Figura 6). Assim como

adeso e a coeso capilaridade tambm estar relacionada com a massa especfica.

Figura 6. Fenmeno da capilaridade com o mercrio.

Fonte: autor

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Para melhor entendimento, a figura 7, ilustra melhor o fenmeno da capilaridade para os

dois fluidos.

Figura 7. Fenmeno da capilaridade para os dois fluidos (gua e mercrio).

Fonte: Grupo Escola

Com os dados de volume e massa dos dois fluidos, pode-se obter a massa especifica de

cada fluido com auxilio da equao (1) e anotou-se na tabela 1.

(1)

Importante: sabendo a relao que: 1mL - 1cm e = 1g/cm = 1000 kg/m.

Tabela 1. Dados dos fluidos para obteno da massa especifica dos mesmos.

Fluido Volume

[mL]

Massa

[g]

Massa especifica ( )

[g/cm] [kg/m]

gua 100 95 0,95 950

gua 50 50 1 1000

Mercrio 10 135 13,5 13500

Observou-se que os valores aproximam-se muito do que retratado pela literatura,

verificou-se que com a utilizao de uma proveta de 50 ml teve uma melhor preciso do

que os outros, pelo motivo de quanto menor a escala melhor vai ser a medio. Erros

mnimos podem fazer diferena no resultado final do procedimento, mais resultado foi

prximo.

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3.2 APLICAES MANMETRO EM U

Para resolver o problema, foi utilizado a equao (2), igualou as presses no ponto 1 e

2. Com o auxilio de uma rgua, pode-se medir a altura h1 = 21,5cm = 0,215 m e h2 =

59,5cm = 0,595 m.

P1= P2

H2O.gh2 + Hg.g.h1 = H2O.g.h3

h3

h3

=> h3 = 3,51m

Com a utilizao da rgua, a altura do nvel do mercrio at o cho hpiso = 88cm =

0,88m, sabendo que a altura do cho at a base da caixa dagua h = 4 m. Dessa forma,

pode-se calcular a altura total.

Htotal = h3 + hp

Htotal = 3,51m + 0,88m

Htotal = 4,39 m.

Com a altura total e a altura h = 4m, calculou-se a diferena entre elas e saber qual o

nvel da gua dentro da caixa.

h4 = Htotal h

h4 = 4,39 m 4m

h4 = 0,39m = 39cm

Portanto o nvel de gua na caixa exatamente 39 cm. Utilizando a equao (2) foi

possvel determinar a presso na torneira do laboratrio. Com o nvel de mangueira o

resultado obtido da altura da torneira 20,5cm acima do ponto de equilbrio das

presses, sabendo que a altura h3 = 3,51m, fazendo a diferena obtm-se a presso da

sada da torneira.

hTorneira = 20,5 cm = 0,205m.

PTorneirasala = h3 HTorneira

PTorneirasala = 3,51m 0,205m

PTorneirasala = 3,305 mca

A presso que sai da torneira 3,305 mca. O mesmo foi feito para saber a presso de

uma torneira em mca em frente ao laboratrio, a altura do nivelamento at o piso do

laboratrio hpiso = 60 cm, sabendo da altura total calculado anteriormente Htotal =

4,39 m, pode-se saber a presso na sada da torneira.

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hpiso = 60 cm = 0,60m

PTorneirafora = Htotal + hpiso

PTorneirafora = 4,39 m + 0,60m

PTorneirafora = 4,99 mca.

A presso que sai da torneira 4,99 mca. Fazendo-se analise em um manmetro com

auxilio de uma mangueira de nvel e uma rgua, possvel obter a presso em uma

torneira em qualquer ponto.

4. CONCLUSES

A realizao da prtica proporcionou um maior conhecimento sobre algumas

propriedades dos fluidos como: adeso, coeso, massa especfica e capilaridade.

Tambm foi possvel por em prtica o conhecimento adquirido em sala, resolvendo

problemas prticos relacionados diferena de presses, com o uso do manmetro em

U determinou o nvel de uma caixa dagua. Conclui-se que a pratica foi bem satisfatria.

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REFERNCIAS

AZEVEDO NETTO, J.M.; ALVAREZ, G.A. Manual de hidrulica. 7. ed. So Paulo:

Edgard Blcher, 1998. 669 p.

EVANGELISTA, Ado Wagner Pgo. Propriedades Fundamentais Dos

Fluidos. Disponvel em:

. Acesso em: 20

mar. 2015.

RODRIGUES, Luiz Eduardo Miranda J.. Mecnica dos Fluidos: Manmetros e

manometria. Disponvel em: . Acesso

em: 19 mar. 2015.