Defina:
f) vazão.
f) vazão.
Passo 1
O enunciado pede uma definição: explicar o que é “vazão”. Não há outros dados numéricos nem condições extras — só é necessário definir o conceito e, se útil, mostrar fórmulas e unidades para que você entenda como usar a definição na prova.
Passo 2
Definição básica e ideia física (passo-a-passo lento e informal).
Vazão é, basicamente, a “quantidade de fluido” que passa por uma certa seção por unidade de tempo. Pense assim: se você observar um cano e contar quanto volume de água passa por um corte do cano em 1 segundo, essa contagem é a vazão volumétrica. É uma razão (quantidade dividido por tempo), então sempre tem formato “algo por tempo”.
Vazão é, basicamente, a “quantidade de fluido” que passa por uma certa seção por unidade de tempo. Pense assim: se você observar um cano e contar quanto volume de água passa por um corte do cano em 1 segundo, essa contagem é a vazão volumétrica. É uma razão (quantidade dividido por tempo), então sempre tem formato “algo por tempo”.
Passo 3
Vazão volumétrica — fórmula e explicação das variáveis.
A forma matemática mais comum é a vazão volumétrica, definida por
A forma matemática mais comum é a vazão volumétrica, definida por
onde:
-
é a vazão volumétrica; -
é o volume de fluido que atravessa a seção em um pequeno intervalo de tempo .
Explicação:significa “quanto volume passa por unidade de tempo”, e quando a vazão é constante podemos usar a versão finita .
Passo 4
Unidades e interpretação numérica.
As unidades mais usadas são:
As unidades mais usadas são:
-
no SI (metros cúbicos por segundo); - outras unidades práticas:
(litros por segundo) ou (metros cúbicos por hora).
Interpretação: se, significa que a cada segundo passam de fluido pela seção considerada.
Passo 5
Relação com velocidade média e área da seção — como aplicar na prova.
Se o fluido atravessa uma seção de área com velocidade média
perpendicular à seção, a vazão volumétrica é
Se o fluido atravessa uma seção de área
Aqui
é a área da seção (por exemplo,
para um cano de diâmetro
) e
é a velocidade média do fluido através dessa seção. Na prova, quando te derem velocidade e diâmetro de um tubo, use primeiro
e depois calcule
com
.
Passo 6
Vazão mássica e relação com densidade — quando usar.
Às vezes a prova pede a vazão em massa (importante em problemas de transferência de massa e balanços de energia). A vazão mássica é
Às vezes a prova pede a vazão em massa (importante em problemas de transferência de massa e balanços de energia). A vazão mássica é
onde:
-
é a vazão mássica; -
é a densidade do fluido (por exemplo, ); -
é a vazão volumétrica.
Interpretação: se a densidade muda (fluido compressível),pode ser a quantidade conservada mesmo quando varia.
Passo 7
Exemplinho prático rápido (para fixar).
Suponha um cano com diâmetro e velocidade média
. Primeiro calcule a área:
Suponha um cano com diâmetro
Depois a vazão:
Isso significa que a cada segundo passam cerca de
de fluido.
Passo 8
Dicas de prova e armadilhas comuns.
- Verifique se o problema pede vazão volumétrica (
) ou mássica ( ); se for mássica, lembre da relação . - Cuidado com unidades (m/s e m^2 dão m^3/s — sempre confira).
- Para escoamento incompressível e estacionário, use a continuidade:
(isso é útil para relacionar vazões/velocidades em seções diferentes). - Se aparecer velocidade local não uniforme, a definição integral é
, onde é a componente normal da velocidade; na maioria das provas introdutórias usam velocidade média para simplificar.
Resposta
Vazão (volumétrica) é a razão entre o volume de fluido que atravessa uma seção e o tempo, dada por
(unidade típica
); relaciona-se com velocidade média e área por
e com a vazão mássica por
.