A Piezometria e Primeira Lei Aplicada a Bocais Isentrópicos
Por: Lunara Martins • 8/9/2017 • Relatório de pesquisa • 1.606 Palavras (7 Páginas) • 268 Visualizações
Prática 1
Piezometria e Primeira Lei Aplicada a Bocais Isentrópicos
Brasília
2015
Parte 1 - Piezometria
Introdução
Uma força aplicada sobre uma superfície qualquer pode ser decomposta em duas componentes: uma tangente que gera cisalhamento e uma normal que gera pressão. O estudo desse relatório se concentrará apenas nas pressões geradas pelo peso de fluidos em um manômetro diferencial. Para a total compreensão do experimento, é necessário conhecer alguns conceitos básicos de fenômenos de transporte.
Segundo o Teorema de Stevin, “a diferença de pressão entre dois pontos em repouso é igual ao produto do peso específico do fluido pela diferença das cotas dos dois pontos”.
[pic 1]
Logo, pode-se notar que a pressão em pontos de um mesmo líquido em um mesmo plano ou nível horizontal é a igual.
[pic 2]
Figura 1: Recipiente Ilustrativo
Os pontos A, B e C possuem um mesmo valor de pressão, assim como a, b, c e d.
Existem diversos equipamentos capazes de medir pressão, como o manômetro de tubo em U e piezômetros.
[pic 3] [pic 4]Figura 2: Manômetro de Tubo de U Figura 3: Piesômetro
Pelo teorema de Stevin, e lembrando que a pressão se transfere integralmente para todos os pontos do fluido, pode-se escrever uma equação manométrica para determinar a pressão em um reservatório ou a diferença entre dois reservatórios.
[pic 5]
Figura 4 – Manômetro 2
Considerar para chegar na equação utilizada no experimento[pic 6]
[pic 7]
ou
[pic 8]
Objetivo
No primeiro experimento, foi utilizado um manômetro diferencial de colunas de líquido para verificar a pressão em diferentes pontos com diferentes fluidos. Para tanto, foi necessário avaliar a diferença de pressão entre pontos e calcular a massa específica dos fluidos, utilizando uma balança de precisão e um béquer volumétrico.
Procedimentos
Para se iniciar o experimento houve a necessidade de se ajustar a balança de precisão com a tara do béquer volumétrico, uma vez que, este peso deve ser desconsiderado ao se calcular a massa especifica da água e do óleo. Posterior a este evento e com auxílio de uma pipeta volumétrica de 5 ml preenchemos o béquer com 15ml de água e então calculamos a massa utilizando a formula:
[pic 9]
Ao finalizar o processo de calculo da massa especifica da água foi repetido o algoritmo para se medir a massa especifica do óleo.
Em posse das massas especificas da água e do óleo é possível calcular a diferença de pressão no manômetro. Esse é em função de que este cálculo necessita do valor da massa especifica e da diferença de altura entre dois pontos.
Para se calcular essa diferença de pressão, primeiramente se conectou uma extremidade da mangueira no manômetro (deixando uma extremidade livre para a atmosfera e a outra ao tudo) e a ou na estrutura do canal. Com isto feito é realizado três medidas da altura antes de se ligar a turbina e três medidas após a turbina ser acionada. Após mensurar esses valores é possível se calcular a diferença de pressão entre os pontos.
- Resultados e Discussão
Dos dados medidos no experimento em relação à pesagem, se obteve:
Líquido | Peso do copo (g) | Peso do copo + líquido (g) | Volume (mL) | Massa específica (kg/m3) |
Água | 31,333 | 46,025 | 15 | 979,46 |
Óleo | 35,524 | 48,822 | 15 | 886,53 |
Tabela 1: Medidas para cálculo da massa específica
Do procedimento realizado no piezômetro se obteve os seguintes resultados:
Diferença de altura Δh (cm) | |
Água | 1,2 |
Óleo | 1,4 |
Tabela 2: Diferença de altura nos líquidos analisados
A pressão gerada pelo túnel de vento no piezômetro com água pode ser calculada da seguinte forma:
[pic 10]
[pic 11]
Figura 5: Desenho esquemático da equação de equilíbrio
Considerando a força da gravidade g = 10 m/s2 temos que a pressão é:
[pic 12]
Usando a mesma fórmula para o piezômetro com óleo, sabendo que g = 10 m/s2 e que P = 171,5352 Pa:
[pic 13]
Temos então:
[pic 14]
[pic 15]
O piezômetro que mostrou ter a maior diferença de altura foi o que continha óleo. Isso se deve ao fato de que a massa específica do óleo é menor do que a da água, e como a pressão e a gravidade é a mesma para ambos ao se diminuir a massa específica se deve aumentar a diferença de altura.
A massa específica medida teoricamente foi condizente com a obtida pela utilização da balança, considerando-se o erro associado dos equipamentos utilizados, principalmente para a medição da diferença de altura entre as colunas de líquido, e sendo que uma diferença de 1 mm causa grandes alterações nos resultados. Um resultado como esse era o previsto no início do experimento.
O ponto indicado na parte inferior do piezômetro terá uma pressão maior do que a atmosférica, já que a pressão atmosférica irá se somar com a pressão da coluna de líquido.
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