Calculadora do raio de Stokes

Viscosidade (Pa·s):

Velocidade terminal (m/s):

Diferença de densidade (kg/m³):

Raio de Stokes (m):

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:

  1. Insira a viscosidade do fluido em Pascal-segundos (Pa·s).
  2. Insira a velocidade terminal da partícula em metros por segundo (m/s).
  3. Insira a diferença de densidade entre a partícula e o fluido em quilogramas por metro cúbico (kg/m³).
  4. Clique no botão “Calcular”.
  5. 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:

  1. Insira 0.002 para viscosidade.
  2. Insira 0.1 para velocidade terminal.
  3. Insira 50 para diferença de densidade.
  4. Clique em “Calcular”.
  5. O raio de Stokes será calculado como aproximadamente 0.018 metros.

Perguntas frequentes

  1. 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.
  2. Por que o raio de Stokes é importante?
    • Ajuda a determinar o tamanho das partículas em suspensão e a compreender seu comportamento em fluidos.
  3. 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.
  4. Quais são as unidades do raio de Stokes?
    • O raio de Stokes é medido em metros (m).
  5. 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.
  6. 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.
  7. 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.
  8. 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.
  9. 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.
  10. 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.