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.:
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.
a) avalie a temperatura na superfície externa do envoltório de grafite
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
c) Calcule a temperatura interna do envoltório de grafite e o valor máximo da temperatura no tório, considerando a colocação das aletas
a) avalie a temperatura na superfície externa do envoltório de grafite
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
c) Calcule a temperatura interna do envoltório de grafite e o valor máximo da temperatura no tório, considerando a colocação das aletas
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), com diâmetro
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.
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Qual é a taxa de transferência de calor por convecção entre um único bastão de cobre e o ar?
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seja de
em
, para: Difusão molecular no ar.