30/04/2012

1

1

Controle de Obras

Mecânica dos solos

Prof. Ilço Ribeiro Jr

• Tensões de Capilaridade

2 Prof. Ilço Ribeiro Jr

Em Física, chama-se capilaridade à

propriedade dos fluídos de subir ou

descer em tubos muito finos.

Esta capacidade de subir ou descer

resulta da capacidade de o líquido

molhar ou não a superfície do tubo. Leonardo da

Vinci

(1452 – 1519)

Mas...o que é Capilaridade?

30/04/2012

2

3 Prof. Ilço Ribeiro Jr

Revisão de Conceitos: Tensão Superficial

Fa

Fa

Fa

Fa

Fa

Fa

Fa

Fa

Fa

∑F = 0

∑F ≠ 0

∑F ≠ 0

Tensão superficial é um

efeito que ocorre na

camada superficial de

um líquido que leva a

sua superfície a se

comportar como uma

membrana elástica.

Esta força para o lado

e para baixo cria a

tensão na superfície,

que faz a mesma

comportar-se como

uma película elástica.

4 Prof. Ilço Ribeiro Jr

O que faz com que a água suba é o seguinte: a molécula do

tubo que está imediatamente acima da superfície do líquido.

O molécula do tubo atrai o líquido que começa a subir

alinhando-se a essa molécula que o atraiu. Quando isso

acontece, a molécula imediatamente acima começa a atrair

o líquido e o ciclo se repete.

30/04/2012

3

5 Prof. Ilço Ribeiro Jr

Quando um líquido entra em contacto com uma superfície

sólida, este vai ser sujeito a dois tipos de forças que atuam

em sentidos contrários: a força de adesão, e a força de

coesão.

Fadesão

Fcoesão

Quando: Fadesão > Fcoesão

O líquido molha o

sólido 0 > α > 90º

6 Prof. Ilço Ribeiro Jr

Fadesão

Fcoesão

Quando: Fadesão < Fcoesão

90 > α > 180º

O mercúrio afasta da parede,

formando menisco convexo

30/04/2012

4

7 Prof. Ilço Ribeiro Jr

Revisão:

Vasos Comunicantes

8 Prof. Ilço Ribeiro Jr

Voltemos à Capilaridade!

Capilaridade é a propriedade dos

fluídos de subir ou descer em tubos

muito finos.

30/04/2012

5

9 Prof. Ilço Ribeiro Jr

R = Raio de curvatura do

menisco

r = raio do capilar

σ = tensão superficial

p = pressão resultante para

superfície esférica (Laplace)

α = ângulo de contato

10 Prof. Ilço Ribeiro Jr

f

Fg

f = força devido a pressão de Laplace;

r = raio do capilar (tubo);

σ = tensão superficial;

p = pressão resultante para superfície

esférica;

α = ângulo de contato;

g = aceleração gravitacional;

ρ = densidade do líquido.

Igualando as equações:

30/04/2012

6

11 Prof. Ilço Ribeiro Jr

12 Prof. Ilço Ribeiro Jr

30/04/2012

7

13 Prof. Ilço Ribeiro Jr

14 Prof. Ilço Ribeiro Jr

Exemplo de ensaio de capilaridade em areia

30/04/2012

8

15 Prof. Ilço Ribeiro Jr

Microestrutura do concreto

16 Prof. Ilço Ribeiro Jr

Microestrutura do solo

30/04/2012

9

17 Prof. Ilço Ribeiro Jr

Microestrutura 3D de um material poroso

18 Prof. Ilço Ribeiro Jr

Mas...onde encontramos a

capilaridade?

30/04/2012

10

19 Prof. Ilço Ribeiro Jr