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Um fluido newtoniano escoa em regime laminar, permanente e incompressível entre duas placas planas paralelas infinitas separadas por uma distância ℎ. A placa inferior (?=0) está fixa e mantida a 300 K, enquanto a placa superior (y=h) se move com velocidade U e é mantida a 350 K. Parâmetro Valor Velocidade da placa superior (U) 1 m/s Distância entre placas (h) 5 mm Viscosidade dinâmica 10^-3 Pa.s Condutividade térmica 0,6 W/(m.K) (T_0) (placa inferior) 300 K (T_h) (placa superior) 350 K Encontre uma expressão para a variação da temperatura em relação à direção Y para o escoamento descrito acima.
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Geovano Sobral

anteontem

Respostas

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anteontem

Para encontrar a expressão da variação da temperatura em relação à direção Y no escoamento descrito, podemos usar a equação de condução de calor em regime estacionário, que é dada por: \[ \frac{d^2T}{dy^2} = 0 \] Isso indica que a temperatura varia linearmente entre as duas placas. A solução geral da equação é: \[ T(y) = A \cdot y + B \] Onde \(A\) e \(B\) são constantes a serem determinadas pelas condições de contorno. As condições de contorno são: 1. \(T(0) = T_0 = 300 \, K\) (placa inferior) 2. \(T(h) = T_h = 350 \, K\) (placa superior) Substituindo as condições de contorno na equação: 1. Para \(y = 0\): \[ T(0) = A \cdot 0 + B = 300 \implies B = 300 \] 2. Para \(y = h\): \[ T(h) = A \cdot h + 300 = 350 \] \[ A \cdot h = 350 - 300 \implies A \cdot h = 50 \implies A = \frac{50}{h} \] Substituindo \(h = 0,005 \, m\) (5 mm): \[ A = \frac{50}{0,005} = 10000 \, K/m \] Portanto, a expressão para a variação da temperatura em relação à direção Y é: \[ T(y) = 10000 \cdot y + 300 \] Essa é a expressão que descreve a variação da temperatura entre as duas placas.

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