Em escoamentos turbulentos, há aumento dos efeitos da advecção e uma diminuição dos efeitos difusivos. Essa afirmativa é verdadeira? Explique fisicamente o que acontece com os mecanismos de advecção e difusão nesses escoamentos.
Passo 1
Beleza, vamos lá! O enunciado está perguntando se, em escoamentos turbulentos, os efeitos da advecção aumentam e os efeitos difusivos diminuem. Para responder isso, vamos precisar entender o que são advecção e difusão na dinâmica dos fluidos e como eles se comportam em escoamentos turbulentos.
Passo 2
Primeiro, vamos entender o que é advecção. Advecção é o transporte de propriedades do fluido (como velocidade, temperatura, etc.) devido ao movimento global do fluxo. Imagina um rio carregando folhas à sua superfície; isso é a advecção agindo.
Passo 3
Agora, a difusão é o transporte de propriedades por causa das diferenças nas concentrações, como o espalhamento de tinta na água. É um processo mais “aleatório” e normalmente ocorre em escoamentos laminares, onde o fluxo é mais regular.
Passo 4
Em escoamentos turbulentos, o fluxo é muito mais desordenado e caótico. Isso significa que há muitas “redemoinhos” e variações rápidas na velocidade e pressão. Esse caos aumenta a mistura das partículas do fluido, intensificando a advecção porque o movimento global do fluxo transporta as propriedades de forma mais eficaz.
Passo 5
Por outro lado, a difusão em si não desaparece, mas em escoamentos turbulentos, a mistura causada pela advecção turbulenta é tão intensa que o efeito difusivo torna-se relativamente menor. Ou seja, a eficiência da advecção turbulenta em transportar propriedades é muito maior comparada à difusão molecular que ocorreria em um fluxo laminar.
Resposta
Então, sim, a afirmativa é verdadeira. Em escoamentos turbulentos, os efeitos da advecção aumentam devido à intensa mistura causada pela turbulência, enquanto os efeitos difusivos diminuem em comparação, já que a advecção turbulenta domina o transporte de propriedades no fluido.
Exercícios relacionados
Comente sobre as escalas de comprimento de um escoamento turbulento, correlacionando-as com o espectro de energia cinética turbulenta.
Ar entra em um duto longo, isolado termicamente, a
,
e
(abs.). A jusante as propriedades são
(abs.). (Quatro algarismos significativos são dados a fim de minimizar erros de arredondamento.) Avalie as condiçőes de estagnação isoentrópica local na seção de saída. Calcule a variação na entropia específica ao longo do duto. Plote os pontos de estado de estagnação e estático num diagrama Ts.
Correlacione turbulência, número de Reynolds, grandes escalas, escalas dissipativas e espectro de energia.