O raio de Stokes é uma medida do tamanho de uma partícula esférica em um fluido, com base em sua velocidade terminal no fluido. É particularmente útil em áreas como biologia, química e dinâmica de fluidos para compreender o comportamento e as interações das partículas.
Fórmula
O raio de Stokes (rrr) pode ser calculado usando a fórmula:
r=9⋅η⋅v2⋅g⋅(ρp−ρf)r = \sqrt{\frac{9 \cdot \eta \cdot v}{2 \cdot g \cdot (\rho_p – \rho_f)}}r= 2⋅g⋅(ρp−ρf)9⋅η⋅v
em que:
- rrr é o raio de Stokes (metros)
- η\etaη é a viscosidade do fluido (Pa·s)
- vvv é a velocidade terminal da partícula (m/s)
- ggg é a aceleração da gravidade (9.81 m/s²)
- ρp\rho_pρp é a densidade da partícula (kg/m³)
- ρf\rho_fρf é a densidade do fluido (kg/m³)
Como usar
Para usar a calculadora do raio de Stokes:
- Insira a viscosidade do fluido em Pascal-segundos (Pa·s).
- Insira a velocidade terminal da partícula em metros por segundo (m/s).
- Insira a diferença de densidade entre a partícula e o fluido em quilogramas por metro cúbico (kg/m³).
- Clique no botão “Calcular”.
- O raio de Stokes da partícula será calculado e exibido em metros (m).
Exemplo
Suponha que temos uma partícula em um fluido com as seguintes propriedades:
- Viscosidade = 0.002 Pa·s
- Velocidade terminal = 0.1 m/s
- Diferença de densidade = 50 kg/m³
Usando a calculadora:
- Insira 0.002 para viscosidade.
- Insira 0.1 para velocidade terminal.
- Insira 50 para diferença de densidade.
- Clique em “Calcular”.
- O raio de Stokes será calculado como aproximadamente 0.018 metros.
Perguntas frequentes
- Qual é o raio de Stokes?
- O raio de Stokes é o raio de uma partícula esférica em um fluido, calculado com base em sua velocidade terminal e propriedades do fluido.
- Por que o raio de Stokes é importante?
- Ajuda a determinar o tamanho das partículas em suspensão e a compreender seu comportamento em fluidos.
- O raio de Stokes pode ser usado para partículas não esféricas?
- A fórmula do raio de Stokes assume partículas esféricas. Para partículas não esféricas, podem ser necessários diferentes cálculos ou modelos.
- Quais são as unidades do raio de Stokes?
- O raio de Stokes é medido em metros (m).
- Como a diferença de densidade afeta o raio de Stokes?
- Uma maior diferença de densidade entre a partícula e o fluido resulta em um raio de Stokes maior.
- O raio de Stokes é igual ao raio hidrodinâmico?
- Não, eles são diferentes. O raio hidrodinâmico considera o tamanho geral da difusão de uma partícula em um fluido, enquanto o raio de Stokes calcula especificamente o tamanho com base na velocidade terminal.
- O raio de Stokes pode ser usado em ciências biológicas?
- Sim, é comumente usado para determinar o tamanho de macromoléculas e partículas em fluidos biológicos.
- Qual é o significado da velocidade terminal no cálculo do raio de Stokes?
- A velocidade terminal indica a velocidade na qual uma partícula cai através de um fluido sob a gravidade, crucial para determinar seu raio de Stokes.
- A calculadora leva em conta todos os fatores que influenciam o tamanho das partículas nos fluidos?
- A calculadora concentra-se nos parâmetros básicos necessários para o cálculo do raio de Stokes. Para aplicações específicas, fatores adicionais podem precisar ser considerados.
- O raio de Stokes pode ser medido experimentalmente?
- Sim, os métodos experimentais envolvem a observação do comportamento das partículas no fluxo de fluidos e a sua relação com as suas propriedades e velocidades terminais.
Conclusão
A Calculadora de Raio de Stokes fornece um método simples para determinar o tamanho de partículas em fluidos com base em suas velocidades terminais e propriedades do fluido. Ao utilizar a fórmula e inserir os dados relevantes, os usuários podem obter rapidamente o raio de Stokes, facilitando a pesquisa e análise em diversas disciplinas científicas.