Diferencie fluidos newtonianos e não-newtonianos. Comente sobre eles e dê exemplos.
29. Qual é a propriedade que consegue descrever e caracterizar o comportamento dos fluidos? Por quê?
29. Qual é a propriedade que consegue descrever e caracterizar o comportamento dos fluidos? Por quê?
Passo 1
O enunciado pede para diferenciarmos fluidos newtonianos e não-newtonianos, comentando suas características e dando exemplos, e em seguida indicar qual propriedade descreve e caracteriza o comportamento dos fluidos e por quê. O conteúdo principal é reologia de fluidos, onde vamos usar a relação entre tensão de cisalhamento e taxa de deformação (ou taxa de cisalhamento).
Passo 2
Fluidos newtonianos são aqueles em que a tensão de cisalhamento
é diretamente proporcional à taxa de cisalhamento
. Matematicamente,
onde
é a viscosidade, constante e independente de
. Isso significa que, no diagrama
versus
, obtemos uma reta que passa pela origem. Exemplos típicos de fluidos newtonianos são água, ar, óleo mineral leve e soluções aquosas diluídas.
Passo 3
Fluidos não-newtonianos não obedecem à lei linear acima. Podemos ter diversos comportamentos:
Pseudoplásticos (ou afinadores de cisalhamento): a viscosidade aparente decresce com o aumento de
(ex.: ketchup, tinta de impressão).
Dilatantes (ou espessantes de cisalhamento): a viscosidade aparente cresce com
(ex.: suspensões concentradas de amido de milho em água).
Plásticos de Bingham: comportam-se como sólidos até uma tensão limite
e, acima dela, fluem como newtonianos com viscosidade
. A lei é
(ex.: pasta de dente, argila de cerâmica).
Passo 4
A propriedade que descreve e caracteriza o comportamento dos fluidos é a viscosidade
. Ela representa a “resistência interna” ao escoamento, ou seja, a força interna que as camadas de fluido exercem umas sobre as outras quando há movimento relativo.
Por que a viscosidade caracteriza o comportamento? Porque ela aparece diretamente na relação entre tensão de cisalhamento e taxa de cisalhamento, controlando quanta tensão é necessária para provocar um dado escoamento. Em fluidos não-newtonianos, a dependência de com
(ou a presença de
) engloba todos os comportamentos especiais de afinamento ou espessamento.
Por que a viscosidade caracteriza o comportamento? Porque ela aparece diretamente na relação entre tensão de cisalhamento e taxa de cisalhamento, controlando quanta tensão é necessária para provocar um dado escoamento. Em fluidos não-newtonianos, a dependência de
Resposta
Newtonianos:
, viscosidade
constante (ex.: água, ar).
Não-newtonianos: relação não linear ou dependente do tempo, podendo ser pseudoplásticos, dilatantes ou plásticos de Bingham (ex.: ketchup, suspensões de amido, pasta de dente).
A propriedade chave é a viscosidade , pois mede a resistência interna ao escoamento e determina a relação tensão–taxa de cisalhamento.
Não-newtonianos: relação não linear ou dependente do tempo, podendo ser pseudoplásticos, dilatantes ou plásticos de Bingham (ex.: ketchup, suspensões de amido, pasta de dente).
A propriedade chave é a viscosidade