V - Pelo princípio do não-deslizamento a proposição está verdadeira. Não há movimento relativo do fluído em relação à superfície de contato (observe que se a placa estiver em movimento o fluido também estará);
V - A tensão de cisalhamento é o esforço que ocorre devido à viscosidade de um fluido. Quando partículas de fluido entram em contato com a superfície, elas passam a ter velocidade zero (condição de não deslizamento); Essas partículas retardar o movimento das partículas da camada de fluido adjacente, que retardam o movimento da próxima camada e assim sucessivamente até que essa interferência diminui até zero (região fora da camada limite)
F - As camada limite fluido dinâmica não tem o mesmo perfil da camada limite termodinâmica. Enquanto na primeira a velocidade aumenta a medida que se afasta da superfície de contato, na segunda, a temperatura diminui com o afastamento (no caso de uma superfície mais quente que o fluido);
F - Da mesma forma que as camadas limite térmica e fluidodinâmica determinam o atrito e a transferência de calor por convecção em uma parede, a camada limite de concentração determina a transferência de massa por convecção.
V - Fora da camada limite o gradiente de velocidade é zero, ou seja, a interferência da placa no escoamento já não se faz presente.
Essa questão aborda conceitos tanto de transferência de calor como de mecânica dos fluidos. Portanto, ela estará presente tanto nesta aula como na de mecânica dos fluidos para que você revise seu conteúdo. Assim, vamos analisar item por item e abordar os conceitos teóricos exigidos.
(V) A velocidade do fluido em contato com a superfície é sempre nula.
VERDADEIRO. É importante compreender como o fluido escoa em superfície sólidas, nesses casos existe a condição de não deslizamento a qual esclarece que um fluido em contato com direto com um sólido “cola” à superfície devido aos efeitos viscosos e não há escorregamento. Portanto essa condição é responsável pelo perfil de velocidade visto na figura a seguir.
(V) O retardamento da velocidade do fluido causado pela placa plana ocorre devido à tensão de cisalhamento entre o fluido e a placa.
VERDADEIRO. O retardamento da velocidade do fluido está relacionado com as tensões cisalhantes que atuam em planos paralelos à velocidade do fluido. A camada de fluido em contato com a placa adere a superfície (condição de não deslizamento) e atrasa a camada adjacente e esta atrasa a camada seguinte, e assim sucessivamente. A partir de uma certa distância esse efeito se torna desprezível e o fluido tem a velocidade de corrente livre. A região do escoamento onde os efeitos viscosos são significativos é chamada de camada limite.
(F) A camada limite térmica e a camada limite fluidodinâmica sempre possuem o mesmo perfil, diferenciando-se apenas por suas grandezas.
FALSO. A camada limite fluidodinâmica se forma quando existe um escoamento sobre uma superfície logo é caracterizada por gradientes de velocidade e tensões cisalhantes, já a camada limite térmica se desenvolve quando tem uma diferença de temperatura entre um fluido escoando e a superfície, é caracterizada por gradientes de temperatura e transferência de calor. O erro na questão é na afirmação de que elas SEMPRE possuem o mesmo perfil, geralmente possuem, mas não sempre.
(F) A camada limite de concentração é determinada pela manifestação da transferência de calor entre a placa e o fluido.
FALSO. Vimos na afirmação anterior que a camada limite térmica é caracterizada pela transferência de calor, a camada limite de concentração é caracterizada pela transferência de massa por convecção.
(V) Pode-se afirmar que, se um ponto não sofre influência pela tensão de cisalhamento da placa, este está situado fora da camada limite fluidodinâmica.
VERDADEIRO. A camada limite é caracterizada por gradientes de velocidades devido as tensões cisalhantes, se o ponto não sofre influência da tensão cisalhante ele não está na camada limite.
Resposta: B