Que grandezas mudam com a posição em uma camada limite de velocidade? E em uma camada limite térmica? E em uma camada-limite de concentração?
Passo 1
Beleza, então a gente vai resolver essa questão sobre camadas-limite na física dos fluidos. O enunciado pergunta quais grandezas mudam com a posição em três tipos de camadas-limite: de velocidade, térmica e de concentração. Para isso, vamos precisar entender o que é uma camada-limite e como diferentes propriedades do fluido (como velocidade, temperatura e concentração) variam dentro dessas camadas.
Passo 2
Primeiro, vamos falar sobre a camada-limite de velocidade. Quando um fluido passa sobre uma superfície, como uma asa de avião, a velocidade do fluido perto da superfície é zero devido à condição de aderência (a superfície “puxa” o fluido). À medida que nos afastamos da superfície, a velocidade do fluido aumenta até atingir a velocidade livre do fluxo. Então, na camada-limite de velocidade, a velocidade do fluido varia com a posição perpendicular à superfície.
Passo 3
Agora, vamos para a camada-limite térmica. Essa camada acontece quando há uma diferença de temperatura entre a superfície e o fluido. Perto da superfície, a temperatura do fluido é igual à temperatura da superfície, e à medida que nos afastamos, a temperatura do fluido se aproxima da temperatura ambiente do fluxo livre. Assim, na camada-limite térmica, a temperatura varia com a posição perpendicular à superfície.
Passo 4
Por último, vamos entender a camada-limite de concentração. Isso ocorre quando há uma diferença na concentração de uma espécie química entre a superfície e o fluido. Perto da superfície, a concentração do fluido é igual à concentração na superfície, e à medida que nos afastamos, a concentração se iguala à do fluxo livre. Portanto, na camada-limite de concentração, a concentração varia com a posição perpendicular à superfície.
Resposta
Em uma camada-limite de velocidade, a velocidade do fluido varia com a posição. Na camada-limite térmica, a temperatura varia com a posição. E na camada-limite de concentração, a concentração varia com a posição perpendicular à superfície.