Fenômenos de transferência

Páginas: 204 (50821 palavras) Publicado: 19 de agosto de 2012
Introducao ¸˜ aos

ˆ Fenomenos de ˆ Transferencia

Maur´ ıcio Gobbi, Ph.D.
Centro Federal de Educa¸ao Tecnol´gica do Paran´ c˜ o a

Nelson Lu´ Dias, Ph.D. ıs
Universidade Federal do Paran´ a

Flavio Mascarenhas, D.Sc.
Universidade Federal do Rio de Janeiro

Enise Valentine, D.Sc.
Universidade Federal do Rio de Janeiro

Pref´cio a

A area de pesquisa e ensino hoje conhecidacomo fenˆmenos de transferˆncia ´ o e ou fenˆmenos de transporte (ambas as denomina¸oes s˜o usadas em poro c˜ a tuguˆs) formou-se aos poucos, ao longo do s´culo XX, a medida em que e e ` se compreendiam as analogias existentes entre os processos de transporte de quantidade de movimento, energia, e massa, em meios cont´ ınuos. Esta vis˜o unificada instalou-se inicialmente nos cursos de engenharia qu´ aımica e mecˆnica, mas est´ cada vez mais presente em outros ramos das areas teca a ´ nol´gicas e cient´ o ıcicas. Este livro nasceu da necessidade de se dotar a disciplina fenˆmenos de o transferˆncia do curso de engenharia de v´rias unidades de ensino de terceiro e a grau do Brasil, de um texto introdut´rio, rigoroso, e corretamente dimensio onado para um curso que compreende um unico semestreda disciplina com ´ um m´ ınimo de quatro horas/aula te´ricas semanais. o O texto contˆm os fundamentos matem´ticos e f´ e a ısicos dos processos e as abordagens para cada tipo de propriedade transportada foram feitas, na medida do poss´ ıvel, em conjunto, e n˜o em partes distintas como ´ o caso de a e v´rios livros texto sobre o assunto. a

Os autores.

iii

Conte´do u

Pref´cio aConte´do u 1 Introdu¸˜o ca 1.1 Apresenta¸ao . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . c˜ 1.2 O meio cont´ ınuo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.3 Fluidos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.4 Princ´ ıpios fundamentais da f´ ısica . . . . . . . . . . . . . . . . 1.5 Sistema de unidades . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.6 Revis˜omatem´tica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . a a 1.6.1 Escalares, vetores, e tensores . . . . . . . . . . . . . . . 1.6.2 Produtos escalares e vetoriais, contra¸oes entre tensores c˜ 1.6.3 Integral de linha, de superf´ ıcie, e de volume . . . . . . 1.6.4 Campos escalares e vetoriais . . . . . . . . . . . . . . . 1.6.5 Teoremas de Gauss, Stokes, e Green . . . . . . . . . . . 1.6.6 A s´riede Taylor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . e 2 Elementos de Teoria Cin´tica e Termodinˆmica Cl´ssica e a a 2.1 O potencial de Lennard-Jones . . . . . . . . . . . . . . . . 2.2 Energia de um sistema de part´ ıculas . . . . . . . . . . . . 2.3 Temperatura . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.4 A primeira lei da termodinˆmica . . . . . . . . . . . . . . . a 2.5 A energiainterna ´ fun¸ao da temperatura e do volume . . e c˜ 2.6 A equa¸ao de estado de um g´s ideal . . . . . . . . . . . . c˜ a 2.7 Equa¸oes de estado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . c˜ 2.8 Problemas propostos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . v

iii v 1 1 2 3 4 6 7 7 8 10 13 15 16 19 19 21 24 24 26 28 31 32

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vi 3 Meio Cont´ ınuo e Cinem´tica a3.1 Introdu¸ao . . . . . . . . . . . . . . c˜ 3.2 A hip´tese do cont´ o ınuo . . . . . . . 3.3 Difus˜o e advec¸ao . . . . . . . . . a c˜ 3.4 Descri¸oes de Euler e de Lagrange . c˜ 3.5 Propriedades intensivas e extensivas 3.6 Fluxo e fluxo espec´ ıfico advectivo . 3.7 For¸as de corpo . . . . . . . . . . . c 3.8 For¸as de superf´ c ıcie . . . . . . . . . 3.8.1 O tensor de tens˜es . . . . . o 3.8.2Press˜o . . . . . . . . . . . a 3.9 Hidrost´tica . . . . . . . . . . . . . a 3.10 Problemas propostos . . . . . . . .

´ CONTEUDO 35 35 36 38 39 42 43 45 45 47 51 52 60 67 67 67 69 72 79 80 81 81 83 83 86 87 87 89 89 92 96 104 108 117 123 127 129

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