Condutos forçados

UNIVERSIDADE ANHEMBI MORUMBI – ENGENHARIA CIVIL ‐ FENÔMENOS DE TRANSPORTE Mecânica dos Fluidos: Condutos forçados – Parte 01 Leis aplicáveis: • • • • Conservação de Massa; Segunda Lei de Newton; Primeira Lei da termodinâmica; Segunda Lei da termodinâmica;

Conceitos básicos de Sistema e Volume de Controle Sistema: Em um sistema a quantidade massa é fixa e identificável. As fronteiras de um sistema separam‐no do ambiente, podendo ser fixas ou móveis, assim, não há transferência de massa através das fronteiras do sistema. Entretanto, trabalho (W) e calor (Q) podem cruzar as fronteiras do sistema. Exemplo:

Entretanto, na solução de problemas de mecânica dos fluidos nem sempre é possível identificar uma quantidade fixa de matéria a fim de quantificar suas propriedades físicas ao longo do tempo. Nestes casos pode‐se adotar uma abordagem de solução alternativa, empregando o conceito de volume de controle. Volume de Controle: é uma região definida do espaço através da qual há fluxo de escoamento de um dado fluido. As fronteiras do Volume de Controle (VC) são arbitrárias e podem ser reais ou imaginárias. Exemplo: Escoamento em um conduto forçado.

Importante: diferente de um sistema pode haver transferência de massa através das fronteiras. Para escrever as Leis Básicas num formato adequado à utilização no formato de VC, aplicaremos o Teorema de Transporte de Reynolds. 1

UNIVERSIDADE ANHEMBI MORUMBI – ENGENHARIA CIVIL ‐ FENÔMENOS DE TRANSPORTE Conservação de Massa Para um sistema, a equação de conservação de massa é conseqüência direta da própria definição de Sistema, ou seja, dentro das fronteiras do sistema a quantidade de matéria é fixa em todo instante de tempo. Matematicamente:

Segunda Lei de Newton Para um sistema movimentando‐se em relação ao um referencial inicial, a soma de todas as forças externas atuando