PRÁTICA 1 - PROPRIEDADES DOS FLUIDOS

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<ul><li><p>1 </p><p>UNIVERSIDADE DA INTEGRAO INTERNACIONAL DA LUSOFONIA </p><p>AFRO-BRASILEIRA </p><p>INSTITUTO DE ENGENHARIAS E DESENVOLVIMENTO SUSTENTVEL </p><p>CURSO DE ENGENHARIA DE ENERGIAS </p><p>CAIO KERSON OLIVEIRA VERAS </p><p>PROPRIEDADES FSICAS DOS FLUIDOS E APLICAO DO </p><p>MANMETRO EM U </p><p>ACARAPE </p><p>31 DE MARO DE 2015 </p></li><li><p>2 </p><p>CAIO KERSON OLIVEIRA VERAS </p><p>PROPRIEDADES FSICAS DOS FLUIDOS E APLICAO DO </p><p>MANMETRO EM U </p><p>Relatrio referente aula prtica da </p><p>disciplina de Laboratrio de Hidrulica, </p><p>do curso de Engenharia de Energias da </p><p>Universidade da Integrao Internacional </p><p>da Lusofonia Afro-Brasileira. </p><p>Orientador: Prof. Dr. George Leite </p><p>Mamede </p><p>ACARAPE </p><p>31 DE MARO DE 2015 </p></li><li><p>3 </p><p>SUMRIO </p><p>1. CONSIDERAES GERAIS ................................................................................... 4 </p><p>1.1. INTRODUO ..................................................................................................... 4 </p><p>1.2. OBJETIVOS .......................................................................................................... 5 </p><p>2. METODOLOGIA ....................................................................................................... 5 </p><p>2.1 PROPRIEDADES FSICAS DOS FLUIDOS ........................................................ 5 </p><p>2.2 APLICAES MANMETRO EM U .................................................................. 6 </p><p>3. RESULTADOS ........................................................................................................... 8 </p><p>3.1 PROPRIEDADES FSICAS DOS FLUIDOS ........................................................ 8 </p><p>3.2 APLICAES MANMETRO EM U ................................................................ 11 </p><p>4. CONCLUSES ......................................................................................................... 12 </p><p>REFERNCIAS ........................................................................................................... 13 </p></li><li><p>4 </p><p>1. CONSIDERAES GERAIS </p><p>1.1. INTRODUO </p><p>O presente trabalho tem por finalidade relatar a prtica laboratorial da disciplina de </p><p>hidrulica, realizada no dia 17/03/2015, no Laboratrio de Hidrulica, localizado nas </p><p>dependncias da Universidade Federal do Cear (UFC). Na ocasio foi possvel analisar </p><p>e determinar propriedades dos fluidos (gua e mercrio) como: adeso, coeso, massa </p><p>especfica e capilaridade. Na aula pode-se ainda determinar o nvel da gua contida </p><p>numa caixa dagua e determinar a presso em torneiras utilizando manmetro em U, </p><p>rgua e mangueira de nvel. </p><p>Os fluidos so substncias ou corpos cujas molculas ou partculas tm a propriedade de </p><p>se mover, umas em relao s outras, sob a ao de foras de mnima grandeza. Dentro </p><p>dessas propriedades, pode-se citar a coeso, considerada a fora que permite as </p><p>partculas do fluido resistirem a pequenos esforos de tenso, ou seja, foras </p><p>moleculares de atrao que fazem com que as molculas do prprio lquido fiquem </p><p>unidas. Outra fora conhecida a adeso, uma fora atrativa que atua entre um lquido </p><p>e a superfcie de um slido quando estes esto em contato direto, ou seja, demonstra </p><p>atrao entre as molculas distintas (AZEVEDO NETO, 1998). </p><p>Uma propriedade muito importante dos fluidos a capilaridade, que a tendncia que </p><p>algumas substncias apresentam de subirem ou descerem por paredes de tubos finos </p><p>(tubos capilares) ou se deslocar por curtos espaos existentes em materiais porosos, </p><p>como tecidos de algodo ou esponjas. Se a atrao entre as molculas fraca, por </p><p>exemplo, a gua, ele sobe pelas paredes do tubo, de uma forma cncava. J no caso do </p><p>mercrio, como atrao forte, ele desce pelo tubo de uma forma convexa. A </p><p>capacidade do lquido subir ou descer estar relacionada no s com as foras de adeso </p><p>e coeso, mas tambm com massa especfica do lquido. </p><p>A massa especifica definida pela razo entre a massa (m) de uma quantidade de </p><p>substncia e o volume (v) equao 1. </p><p> (1)</p></li><li><p>5 </p><p>O manmetro um instrumento utilizado para medir a presso de fluidos contidos em </p><p>recipientes fechados, onde existem dois tipos: lquidos e os de gases. bastante </p><p>utilizado no setor industrial. </p><p>1.2. OBJETIVOS </p><p> Analisar e determinar propriedades dos fluidos (gua e mercrio); </p><p> Determinar o nvel da gua em uma caixa dagua utilizando um manmetro em </p><p>U e </p><p> Determinar a presso nas torneiras exercida pela gua contida na caixa dagua. </p><p>2. METODOLOGIA </p><p>2.1 PROPRIEDADES FSICAS DOS FLUIDOS </p><p>Inicialmente analisou-se as propriedades da gua e do mercrio, onde foi possvel </p><p>verificar propriedades como adeso, coeso e capilaridade. Primeiramente verificou-se </p><p>o peso da gua contida em uma garrafa e de uma pequena quantidade de mercrio. </p><p>Em uma proveta colocou-se 10 mL de gua para analisar a propriedade de adeso, o </p><p>mesmo foi feito para o mercrio para observar como se comporta a propriedade de </p><p>coeso. Uma pequena quantidade de gua foi colocada sobre uma superfcie de um </p><p>vidro para ser analisado. E em outro recipiente de vidro fez-se o mesmo com o mercrio </p><p>e analisou-se. </p><p>Depois de analisadas as propriedade de adeso e coeso, analisou-se ento a </p><p>capilaridade da gua e do mercrio, pegou-se um tubo de caneta vazio e mergulhou-se </p><p>na proveta contento gua e depois fez-se o mesmo com a proveta que continha mercrio </p><p>e observou-se o fenmeno da capilaridade em ambas. </p><p>A massa especfica ( ) est diretamente relacionada com a capilaridade, para se medir a </p><p>massa especifica pode-se fazer o seguinte procedimento, pesou-se certa quantidade dos </p><p>fluidos (gua e mercrio). Em um bquer de 200mL adicionou-se aproximadamente </p><p>100mL de H20 e pesou-se em uma balana de preciso e anotou-se o valor. Em seguida, </p><p>fazendo-se o mesmo procedimento, mais com apenas 50 ml de gua utilizando uma </p><p>proveta de 50 ml, pesou-se com a balana e anotou-se o resultado. </p></li><li><p>6 </p><p>A equao (1) indica a frmula para o clculo para a obteno da massa </p><p>especfica, em que m equivale a massa da substncia e V o volume. </p><p> (1) </p><p>O mesmo procedimento foi feito para o mercrio, em um bquer 200mL adicionou-se </p><p>aproximadamente 100mL de Hg e pesou-se em uma balana de preciso e anotou-se o </p><p>resultado, com auxilio da equao (1) foi possvel determinar a massa especifica do </p><p>mercrio. </p><p>2.2 APLICAES MANMETRO EM U </p><p>Determinou-se o nvel de agua na caixa dagua que se encontrava cerca de 4m acima do </p><p>piso (figura 1), com auxilio do manmetro em U e rgua, pode-se obter os dados </p><p>necessrios, fazendo-se uso da equao 2 (equilbrio das presses). </p><p> P1 = P2 (2) </p><p>Figura 1. Ilustrao da caixa dagua e manmetro. </p><p>Fonte: adaptado autor </p><p>Antes de comear a utilizar o manmetro, importante abrir a vlvula de escape para </p><p>remover todo o ar contido na tubulao, no fazendo isso pode acontecer erros de </p><p>medies. Identificou-se no manmetro onde as presses eram iguais, com o auxilio de </p></li><li><p>7 </p><p>uma rgua mediu-se a altura deslocada do mercrio h1 e da gua h2. Com a rgua, </p><p>mediu-se tambm a altura do nvel do mercrio at o cho chamou-se de hpiso. </p><p>Por fim, determinou-se a presso em duas torneiras (dentro e fora do laboratrio) com </p><p>auxilio do manmetro, rgua e mangueira de nvel. Alinhou-se a mangueira de nvel em </p><p>um ponto coincidente da torneira e manmetro, mediu-se a altura acima do ponto de </p><p>equilbrio das presses (Figura 2). Lembrando que a mangueira de nvel bastante </p><p>utilizada na construo civil para realizar a operao de nivelamento. </p><p>Figura 2. Ilustrao nivelamento da torneira com o manmetro. </p><p>Fonte: adaptado autor </p><p>O mesmo foi feito para saber a presso de uma torneira fora do laboratrio, alinhou-se a </p><p>mangueira de nvel em um ponto coincidente da torneira e calada do laboratrio, </p><p>mediu-se a a altura do nivelamento at o piso do laboratrio (Figura 3). </p><p>Figura 3. Ilustrao nivelamento da torneira (fora do laboratrio) com o piso do </p><p>laboratrio. </p><p>Fonte: adaptado autor </p></li><li><p>8 </p><p>3. RESULTADOS </p><p>3.1 PROPRIEDADES FSICAS DOS FLUIDOS </p><p>Inicialmente verificou-se o peso da gua contida em uma garrafa cheia e de </p><p>aproximadamente 3 cm (dois dedos) de mercrio em uma garrafa, notou-se rapidamente </p><p>a diferena de peso entre as duas, percebeu-se que o peso do mercrio mesmo com a </p><p>quantidade mnima contida na garrafa muito superior ao da garrafa cheia de gua, isso </p><p> porque a massa especifica do mercrio muito maior do que o da gua, sendo Hg = </p><p>13,6 g/cm e H2O = 1 g/cm, ou seja, a massa especifica do mercrio 13,6 vezes maior </p><p>do que a massa especifica da gua. </p><p>Ao colocar uma pequena quantidade de gua em contato com a superfcie de vidro, </p><p>observou-se que ocorreu um espalhamento da gua, onde a gua aderiu ao recipiente de </p><p>vidro rapidamente, nessa situao, as foras de aderncia superam as foras de coeso e, </p><p>assim, a gua molha o vidro (Figura 4). Fez-se o mesmo procedimento com o mercrio, </p><p>mais no mercrio, ocorre o contrrio, ou seja, as foras de coeso entre as molculas do </p><p>lquido superam as foras de aderncia e, consequentemente, o mercrio no </p><p>adere/molha o vidro (Figura 4). </p><p>Figura 4. Propriedades de adeso e coeso dos fluidos em questo (gua e mercrio) no </p><p>recipiente de vidro. </p><p>. </p><p> Fonte: autor </p><p>As propriedades de adeso e coeso esto relacionadas com a massa especfica do </p><p>fluido, dessa forma, quanto mais denso o fluido a propriedade que se observa a</p></li><li><p>9 </p><p>coeso, consequentemente, quando o fluido menos denso a propriedade que se observa </p><p> a adeso. </p><p>Logo aps, analisou-se o fenmeno da capilaridade com os dois fluidos (gua e </p><p>mercrio). Para a gua, medida que o tubo capilar (tubo de caneta) foi imerso na gua, </p><p>verificou-se que o nvel da gua dentro do tubo subiu, ficando acima do nvel da gua </p><p>contido no recipiente (Figura 5). </p><p> Figura 5. Fenmeno da capilaridade com a gua. </p><p>Fonte: Adaptado. </p><p>J com o mercrio, ocorreu o inverso, quando o tubo capilar foi imerso no mercrio, o </p><p>nvel do mercrio desceu, ficando abaixo do nvel do recipiente (Figura 6). Assim como </p><p>adeso e a coeso capilaridade tambm estar relacionada com a massa especfica. </p><p>Figura 6. Fenmeno da capilaridade com o mercrio. </p><p> Fonte: autor </p></li><li><p>10 </p><p>Para melhor entendimento, a figura 7, ilustra melhor o fenmeno da capilaridade para os </p><p>dois fluidos. </p><p>Figura 7. Fenmeno da capilaridade para os dois fluidos (gua e mercrio). </p><p>Fonte: Grupo Escola </p><p>Com os dados de volume e massa dos dois fluidos, pode-se obter a massa especifica de </p><p>cada fluido com auxilio da equao (1) e anotou-se na tabela 1. </p><p> (1) </p><p>Importante: sabendo a relao que: 1mL - 1cm e = 1g/cm = 1000 kg/m. </p><p>Tabela 1. Dados dos fluidos para obteno da massa especifica dos mesmos. </p><p>Fluido Volume </p><p>[mL] </p><p>Massa </p><p>[g] </p><p>Massa especifica ( ) </p><p>[g/cm] [kg/m] </p><p>gua 100 95 0,95 950 </p><p>gua 50 50 1 1000 </p><p>Mercrio 10 135 13,5 13500 </p><p>Observou-se que os valores aproximam-se muito do que retratado pela literatura, </p><p>verificou-se que com a utilizao de uma proveta de 50 ml teve uma melhor preciso do </p><p>que os outros, pelo motivo de quanto menor a escala melhor vai ser a medio. Erros </p><p>mnimos podem fazer diferena no resultado final do procedimento, mais resultado foi </p><p>prximo. </p></li><li><p>11 </p><p>3.2 APLICAES MANMETRO EM U </p><p>Para resolver o problema, foi utilizado a equao (2), igualou as presses no ponto 1 e </p><p>2. Com o auxilio de uma rgua, pode-se medir a altura h1 = 21,5cm = 0,215 m e h2 = </p><p>59,5cm = 0,595 m. </p><p>P1= P2 </p><p> H2O.gh2 + Hg.g.h1 = H2O.g.h3 </p><p>h3 </p><p>h3 </p><p> =&gt; h3 = 3,51m </p><p>Com a utilizao da rgua, a altura do nvel do mercrio at o cho hpiso = 88cm = </p><p>0,88m, sabendo que a altura do cho at a base da caixa dagua h = 4 m. Dessa forma, </p><p>pode-se calcular a altura total. </p><p>Htotal = h3 + hp </p><p>Htotal = 3,51m + 0,88m </p><p>Htotal = 4,39 m. </p><p>Com a altura total e a altura h = 4m, calculou-se a diferena entre elas e saber qual o </p><p>nvel da gua dentro da caixa. </p><p>h4 = Htotal h </p><p>h4 = 4,39 m 4m </p><p>h4 = 0,39m = 39cm </p><p>Portanto o nvel de gua na caixa exatamente 39 cm. Utilizando a equao (2) foi </p><p>possvel determinar a presso na torneira do laboratrio. Com o nvel de mangueira o </p><p>resultado obtido da altura da torneira 20,5cm acima do ponto de equilbrio das </p><p>presses, sabendo que a altura h3 = 3,51m, fazendo a diferena obtm-se a presso da </p><p>sada da torneira. </p><p>hTorneira = 20,5 cm = 0,205m. </p><p>PTorneirasala = h3 HTorneira </p><p>PTorneirasala = 3,51m 0,205m </p><p>PTorneirasala = 3,305 mca </p><p>A presso que sai da torneira 3,305 mca. O mesmo foi feito para saber a presso de </p><p>uma torneira em mca em frente ao laboratrio, a altura do nivelamento at o piso do </p><p>laboratrio hpiso = 60 cm, sabendo da altura total calculado anteriormente Htotal = </p><p>4,39 m, pode-se saber a presso na sada da torneira. </p></li><li><p>12 </p><p>hpiso = 60 cm = 0,60m </p><p>PTorneirafora = Htotal + hpiso </p><p>PTorneirafora = 4,39 m + 0,60m </p><p>PTorneirafora = 4,99 mca. </p><p>A presso que sai da torneira 4,99 mca. Fazendo-se analise em um manmetro com </p><p>auxilio de uma mangueira de nvel e uma rgua, possvel obter a presso em uma </p><p>torneira em qualquer ponto. </p><p>4. CONCLUSES </p><p>A realizao da prtica proporcionou um maior conhecimento sobre algumas </p><p>propriedades dos fluidos como: adeso, coeso, massa especfica e capilaridade. </p><p>Tambm foi possvel por em prtica o conhecimento adquirido em sala, resolvendo </p><p>problemas prticos relacionados diferena de presses, com o uso do manmetro em </p><p>U determinou o nvel de uma caixa dagua. Conclui-se que a pratica foi bem satisfatria. </p></li><li><p>13 </p><p>REFERNCIAS </p><p>AZEVEDO NETTO, J.M.; ALVAREZ, G.A. Manual de hidrulica. 7. ed. So Paulo: </p><p>Edgard Blcher, 1998. 669 p. </p><p>EVANGELISTA, Ado Wagner Pgo. Propriedades Fundamentais Dos </p><p>Fluidos. Disponvel em: </p><p>. Acesso em: 20 </p><p>mar. 2015. </p><p>RODRIGUES, Luiz Eduardo Miranda J.. Mecnica dos Fluidos: Manmetros e </p><p>manometria. Disponvel em: . Acesso </p><p>em: 19 mar. 2015. </p></li></ul>