Explique a diferença entre líquidos e gases, conforme a Mecânica dos Fluidos.
Passo 1
O enunciado pede para a gente comparar líquidos e gases segundo os conceitos de Mecânica dos Fluidos. Para isso precisamos definir primeiro o que é um fluido, depois ver como cada um se comporta em relação à forma e ao volume, à densidade e à compressibilidade.
Passo 2
Definindo fluido e classificando estados da matéria
Um fluido é um material que não suporta esforços de cisalhamento em repouso, ou seja, sob tensão cortante ele flui. Na Mecânica dos Fluidos a gente costuma dividir em duas categorias principais:
Um fluido é um material que não suporta esforços de cisalhamento em repouso, ou seja, sob tensão cortante ele flui. Na Mecânica dos Fluidos a gente costuma dividir em duas categorias principais:
- Líquido: estado praticamente incompressível, apresenta forma variável (adapta-se ao contêiner) mas volume praticamente constante.
- Gás: estado compressível, apresenta forma e volume variáveis (preenche todo o volume disponível).
Passo 3
Compressibilidade e módulo volumétrico
A compressibilidade isoterma de um fluido é definida por .
O inverso de é o módulo volumétrico (ou de incompressibilidade)
.
A compressibilidade isoterma de um fluido é definida por
O inverso de
- Para líquidos típicos
é muito grande – ,Pa), logo é muito pequeno ( ,Pa . - Para gases
é da ordem de Pa (à pressão atmosférica), logo é bem maior ,Pa .
Isso significa que, sob variações de pressão, o volume de um gás muda muito mais que o de um líquido.
Passo 4
Forma e volume
- Líquidos têm volume praticamente constante e superfícies livres definidas; dentro de um recipiente eles só mudam de forma, não de volume.
- Gases não têm superfície livre definida (preenchem todo o volume) e mudam tanto de forma quanto de volume sempre que a pressão ou a temperatura varia.
Passo 5
Densidade e sua variação
- Densidade típica de um líquido é alta (ex.:
,kg/ ) e varia muito pouco com pressão ou temperatura. - Densidade típica de um gás (ex.: ar a 1 atm) é baixa (
,kg/ ) e pode variar fortemente quando mudamos pressão ou temperatura.
Passo 6
Consequências práticas
- Em líquidos a compressibilidade pode ser desprezada na maioria das aplicações (fluxo incompressível), facilitando a modelagem.
- Em gases, a compressibilidade é relevante sempre que ocorrem grandes variações de pressão ou velocidades altas (número de Mach
), exigindo tratar o escoamento como compressível.
Resposta
Em Mecânica dos Fluidos, líquidos são quase incompressíveis, têm volume constante e superfície livre, com densidade alta e variação pequena; gases são compressíveis, preenchem totalmente o recipiente, têm densidade baixa que varia muito com pressão e temperatura.