Entre duas placas planas e paralelas tem-se glicerina a . A distância entre as placas é 6 mm e o perfil de velocidade estabelecido é linear. Qua a tensão de cisalhamento (em Pa) necessário para mover a placa superio com uma velocidade de , sendo que a placa inferior é fixa? N.s.m .
Resp.:

Passo 1

Então, galera, o que temos aqui é um problema de física sobre viscosidade de fluidos. Estamos entre duas placas paralelas com glicerina a 20°C. A distância entre as placas é de 6 mm, e queremos descobrir a tensão de cisalhamento necessária para mover a placa de cima a uma velocidade de 5 m/s, enquanto a placa de baixo está parada. Para resolver isso, vamos usar a relação entre tensão de cisalhamento, viscosidade, velocidade e distância entre as placas.

Passo 2

Primeiro, vamos entender o que é tensão de cisalhamento. Ela é a força por unidade de área necessária para mover uma camada de fluido em relação a outra. A equação que relaciona esses conceitos é:
onde:
  • é a tensão de cisalhamento,
  • é a viscosidade do fluido,
  • é a velocidade da placa,
  • é a distância entre as placas.

Passo 3

Vamos identificar os valores que temos:
  • ,
  • ,
  • (convertendo milímetros para metros).

Passo 4

Agora, substituímos esses valores na fórmula:

Passo 5

Vamos calcular o quociente dentro da fórmula:

Passo 6

Multiplicando pela viscosidade:

Resposta

A tensão de cisalhamento necessária é de .

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Um módulo de reator nuclear de alta temperatura com resfriamento a gás é formado por uma parede cilíndrica composta, na qual um elemento combustível de tório ( ) encontra-se envolto em grafite ( ) e hélio gasoso escoa através de um canal anular de resfriamento. Considere condições nas quais a temperatura do hélio é de 600 K e o coeficiente de transferência de calor por convecção na superfície externa do grafite é de . Considere que a energia térmica é uniformemente gerada no elemento combustível a uma taxa de , que o canal anular por onde o hélio escoa possui 6 mm de espessura e o sistema tem 1 m de altura.
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b) Para melhorar a transferência de calor por convecção, sugere-se a colocação de aletas na superfície da tubulação. Dispõe-se de oito aletas triangulares planas de grafite, com as seguintes dimensões: espessura base 1 mm , comprimento de 5 mm e largura de 1m. Reavalie a temperatura externa do envoltório de grafite após a colocação das aletas
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Bastões circulares de cobre ( ), com diâmetro e comprimento , são usados para aumentar a transferência de calor em uma superfície que é mantida a . Uma extremidade do bastão é presa a essa superfície e a outra extremidade é mantida a . Ar, que escoa entre as superfícies (e sobre os bastões), também se encontra a .
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