Fenômenos de Transporte: Exercícios Resolvidos

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	THIAGO TAVARES IZAGUIRRE
	Curso
	GRA0741 FENÔMENOS DE TRANSPORTE GR1128-212-9 - 202120.ead-8881.05
	Teste
	ATIVIDADE 4 (A4)
	Iniciado
	28/11/21 07:51
	Enviado
	01/12/21 20:53
	Status
	Completada
	Resultado da tentativa
	5 em 10 pontos  
	Tempo decorrido
	85 horas, 2 minutos
	Resultados exibidos
	Respostas enviadas, Respostas corretas, Comentários
			Pergunta 1
	1 em 1 pontos
	
	
	
	Uma canoa de alumínio se move horizontalmente ao longo da superfície de um lago a uma velocidade constante de 10 km/h. A temperatura da água do lago é de 20 ºC, especificamente naquela época do ano. O fundo da canoa tem 5 m de comprimento e é plano. A lagoa não apresenta ondas e a água somente é agitada pelos remos da canoa. Sabe-se que a viscosidade cinemática é igual a 1,407 x 10 -5
m/s, todavia, deseja-se saber se a camada limite no fundo da canoa possui um escoamento laminar ou turbulento devido a qual número de Reynolds?
	Resposta Selecionada:
	Correta 
Turbulento, devido a um alto número de Reynolds.
	Resposta Correta:
	Correta 
Turbulento, devido a um alto número de Reynolds.
	Comentário da resposta:
	Resposta correta. A alternativa está correta, pois, primeiramente, adequamos as unidades. Logo, a velocidade de 10 km/h será igual a uma velocidade de = 2,78 m/s. Agora, calcularemos o número de Reynolds, que será dado por Re = = = 987.917,56. Dessa forma, o escoamento será turbulento na camada limite.
	
	
	
			Pergunta 2
	0 em 1 pontos
	
	
	
	Considere um escoamento que, antes, era utilizado com água a uma temperatura de 20ºC para escoar benzeno. A tubulação é horizontal, cilíndrica, de seção circular com o seguinte diâmetro: D = 150 mm. A água, nessa tubulação, escoava a uma velocidade de 3,2 m/s. Entre duas seções distantes uma da outra, equivalente a 20 m, a perda de pressão, quando o fluido era água, correspondia a 40 kPa. O benzeno será escoado a uma mesma temperatura a partir do mesmo conduto. Assim, objetiva-se ter a mesma perda de pressão entre as seções. Dados:  = 9,8 x 10 -4 N.s/m 2 ,  = 6,4 x 10 -4 N.s/m 2 , ambos a 20ºC. Acerca do exposto, a velocidade de escoamento do benzeno será um número entre:
	Resposta Selecionada:
	Incorreta 
2,1 e 3 m/s.
	Resposta Correta:
	Correta 
4,1 e 5 m/s.
 
 
 
 
 
 
 
	Comentário da resposta:
	Sua resposta está incorreta. A alternativa está incorreta, pois o problema em pauta pode ser resolvido utilizando a teoria da semelhança. Como a tubulação será a mesma, a escala que devemos utilizar é 1 : 1. A relação entre a viscosidade do benzeno e da água será dada por = = 0,65. Para mantermos a mesma pressão de 40 kPa, temos que a velocidade deverá ser reduzida para V benzeno =  x V água
= 1,54 x 3,2 = 4,93 m/s.
	
	
	
			Pergunta 3
	0 em 1 pontos
	
	
	
	Leia o excerto a seguir.
 
“A Lei de Fourier é oriunda da observação fenomenológica, ou seja, ela foi desenvolvida a partir de fenômenos observados: a generalização de evidências experimentais exaustivas, ao invés da dedução a partir de princípios gerais. Essa lei define a propriedade do material que se denomina condutividade térmica”.
MORAN, M. J. et al. Introdução à Engenharia de Sistemas Térmicos : Termodinâmica, Mecânica dos fluidos e Transferência de calor. Rio de Janeiro: LTC, 2005. p. 402. 
Alguns valores tabelados dessa propriedade estão mostrados na seguinte figura:
Fonte: Moran et al. (2005, p. 402).
A respeito da condutividade térmica, analise as afirmativas a seguir e assinale V
para a(s) Verdadeira(s) e F para a(s) Falsa(s).
 
I. ( ) As maiores condutividades térmicas são apresentadas pelos metais puros.
II. ( ) O hidrogênio possui uma maior condutividade térmica do que o dióxido de carbono.
III. ( ) O mercúrio possui uma menor condutividade térmica do que a água.
IV. ( ) Os sólidos não metálicos apresentam menor condutividade térmica do que os gases.
 
Assinale a alternativa que apresenta a sequência correta.
	Resposta Selecionada:
	Incorreta 
V, V, F, V.
	Resposta Correta:
	Correta 
V, V, F, F.
	Comentário da resposta:
	Sua resposta está incorreta. A alternativa está incorreta, pois, realmente, as maiores condutividades térmicas são apresentadas pelo zinco e prata, que estão classificados no grupo dos metais puros. Enquanto a condutividade térmica do hidrogênio é de 0,1 W/m.K, a do dióxido de carbono é de 0,01 W/m.K, ou seja, ela é 10 vezes maior. A condutividade térmica do mercúrio é quase 10 vezes maior do que a água. Já os sólidos não metálicos apresentam uma condutividade térmica quase 100 vezes maior do que os gases.
	
	
	
			Pergunta 4
	1 em 1 pontos
	
	
	
	Uma garrafa térmica de café pode ser estudada por analogia como um recipiente completamente fechado, cheio de café quente, colocado em um volume de controle cujo ar e parede estão a uma temperatura fixa, conforme se ilustra na figura a seguir. As várias formas de transferência de calor foram denominadas pela letra q n seguida de um subíndice n= 1 até 8.
 
 
Fonte: Moran et al. (2005, p. 396). 
 
Com base no exposto, sobre transferência de calor, analise as afirmativas a seguir.
 
I. Q 2
representa o processo de condução por meio do frasco de plástico.
II. Q 8
está representando a troca de calor por radiação entre a superfície externa da cobertura e a vizinhança.
III. Q 1
está representando a convecção do café para o frasco de plástico.
IV. Q 6
está representando a convecção livre.
 
Está correto o que se afirma em:
	Resposta Selecionada:
	Correta 
I, II e III, apenas.
	Resposta Correta:
	Correta 
I, II e III, apenas.
	Comentário da resposta:
	Resposta correta. A alternativa está correta, pois o processo envolvendo Q 2 é, realmente, a condução devido à diferença de temperatura da superfície do frasco em contato com o café e a temperatura ambiente externa. A radiação ocorrerá entre a superfície ambiente e a cobertura e está corretamente representada por Q 8. O processo de convecção do café para o frasco plástico está corretamente representado por Q 1. Q 6
representa, todavia, o processo de condução por meio da cobertura.
	
	
	
			Pergunta 5
	0 em 1 pontos
	
	
	
	Supõe-se curar (endurecer) o revestimento de uma obturação feita em um dente por meio da exposição dessa placa a uma lâmpada de infravermelho que fornece uma irradiação de 2.000 W/m 2 . Tal placa absorve 80% da irradiação proveniente da lâmpada e possui uma emissividade de 0,50. A temperatura da vizinhança é de 30 ºC e a tensão superficial é dada por   = 5,67 x 10 -8 W/m 2 . Sabe-se que não há transferência de calor na parte posterior da placa e o revestimento, ou seja, nesse caso, a convecção não estará presente. Diante do exposto, a temperatura da placa revestida é um número entre:
	Resposta Selecionada:
	Incorreta 
101 e 200ºC.
	Resposta Correta:
	Correta 
201 e 300ºC.
	Comentário da resposta:
	Sua resposta está incorreta. A alternativa está incorreta, pois a temperatura do revestimento da placa pode ser determinada ao colocarmos uma superfície de controle em torno da superfície exposta, ou seja, = E entrada - E saída
= 0. A entrada de energia é devido à absorção da irradiação da lâmpada e à transferência líquida por radiação para a vizinhança, logo, E entrada
= 80% de 2.000 W/m 2 = 1.600 W/m 2. Essa energia deve ser igual a    ( ). Logo, 1.600 = 0,5 x 5,67 x 10 -8 ( ). Dessa forma, temos que 564 x 10 8 = . Então,  T s = 504,67 K ou 231,67 ºC.
	
	
	
			Pergunta 6
	0 em 1 pontos
	
	
	
	Leia o excerto a seguir.
 
“Em face da revolução da tecnologia da informação nas últimas décadas, um forte aumento da produtividade industrial trouxe uma melhoria na qualidade de vida ao redor do mundo. Muitas descobertas importantes na tecnologia da informação vêm sendo viabilizadas por avanços na engenharia térmica que garantiam o controle preciso de temperatura em sistemas abrangendo desde tamanhos de nanoescala, em circuitos integrados, até grandes centrais de dados repletas de equipamentos que dissipam calor”.
BERGMAN, T. L.; LAVINE, A. S. Fundamentos de Transferência de Calor ede Massa . 8. ed. Rio de Janeiro: LTC, 2019. p. 24.
 
Considerando o exposto, sobre energia térmica, analise as afirmativas a seguir.
 
I. Melhorias em circuitos impressos permitem que eles se tornem menores, mesmo dissipando mais energia térmica.
II. Nós já atingimos o máximo da capacidade de processamento de um microchip por causa da capacidade térmica de dissipação de calor.
III. Grandes equipamentos computacionais precisam de salas refrigeradas para garantir uma boa dissipação térmica.
IV. A incorreta dissipação térmica de um componente pode levar à sua queima quando em funcionamento.
 
Está correto o que se afirma em:
	Resposta Selecionada:
	Incorreta 
I, II e III, apenas.
	Resposta Correta:
	Correta 
I, III e IV, apenas.
	Comentário da resposta:
	Sua resposta está incorreta. A alternativa está incorreta, pois avanços na engenharia térmica permitiram melhorias em circuitos impressos, ou seja, eles são mais potentes, mesmo dissipando mais energia térmica. Ainda não atingimos o máximo da capacidade de processamento de um microchip. Isso sempre é possível se aumentar a capacidade de processamento. Assim, essa barreira ainda está longe de ser alcançada. Grandes computadores precisam de salas refrigeradas para garantir uma dissipação térmica eficiente. Se um equipamento não dissipar sua energia térmica de uma maneira eficiente, a sua temperatura interna irá aumentar e esse fato pode provocar a queima do equipamento.
	
	
	
			Pergunta 7
	1 em 1 pontos
	
	
	
	É preciso estudar o escoamento de água em uma válvula que alimenta uma tubulação. A válvula possui diâmetro de 305 mm. A vazão na válvula é de 1,7 m 3 /s e o fluido utilizado no modelo também é água na mesma temperatura da que escoa no protótipo. A semelhança entre o modelo e o protótipo é completa e o diâmetro da seção de alimentação no modelo é igual a 38,10 mm. Nesse sentido, a vazão de água no modelo é um número entre:
	Resposta Selecionada:
	Correta 
0,21 e 0,30 m 3/s.
	Resposta Correta:
	Correta 
0,21 e 0,30 m3/s.
	Comentário da resposta:
	Resposta correta. A alternativa está correta, pois, para garantir a semelhança entre o modelo e o protótipo, o número de Reynolds deve obedecer à relação Re m
= Re, ou seja, = . Como os fluidos utilizados no protótipo e no modelo são os mesmos, temos que = . A vazão na válvula é dada pela fórmula Q = V . A. Então, =  = = . Portanto: Q m
= x 1,7 = 0,212 m 3/s.
	
	
	
			Pergunta 8
	1 em 1 pontos
	
	
	
	Leia o excerto a seguir.
 
“A velocidade necessária no modelo também pode ser reduzida se a escala de comprimento não for pequena, ou seja, se o modelo for relativamente grande. A seção de teste para grandes modelos também é grande e isso provoca o aumento dos custos do túnel de vento”.
 
MUNSON, B. R.; YOUNG, D. F.; OKIISHI, T. H. Fundamentos da Mecânica dos Fluidos . São Paulo: Edgard Blucher, 2004. p. 377.
 
 
Considerando o exposto, sobre os parâmetros utilizados em modelos para estudos de escoamentos, analise as afirmativas a seguir.
 
I. É possível utilizar o modelo para estudar as características de escoamentos de corpos totalmente imersos em fluidos.
II. Nesses estudos, é necessário manter a semelhança geométrica entre o protótipo e o modelo.
III. Um dos critérios utilizados é o número de Reynolds, o qual deve ser igual no modelo e no protótipo.
IV. O número de Weber é importante para escoamentos em torno de corpos imersos.
 
Está correto o que se afirma em:
	Resposta Selecionada:
	Correta 
I, II e III, apenas.
	Resposta Correta:
	Correta 
I, II e III, apenas.
	Comentário da resposta:
	Resposta correta. A alternativa está correta, pois o estudo adimensional e a teoria da semelhança podem fornecer dados para estudarmos as características de escoamentos em torno de corpos totalmente imersos em um fluido. Nesse tipo de estudo, é necessário mantermos a semelhança geométrica e a do número de Reynolds. O número de Weber pode ser desprezado, porque, nesse tipo de escoamento, os efeitos da tensão superficial, os quais fazem parte do cálculo do número de Weber, não são importantes.
	
	
	
			Pergunta 9
	1 em 1 pontos
	
	
	
	Um túnel aerodinâmico está esquematizado conforme a figura a seguir. Ele foi projetado para que, na seção A, a veia livre de seção quadrada de 0,2 m de cada lado tenha uma velocidade média de 60 m/s. A perda de carga entre a seção A e 0 é de 100 m e entre a seção 1 e A é de 100 m.
 
Fonte: Brunetti (2008, p. 111).
 
Sabendo que  = 12,7 N/m 3 , a diferença de pressão entre as seções 1 e 0, dada por p 1 - p 0 , assinale a alternativa que apresenta o valor do intervalo para essa diferença de pressão.
	Resposta Selecionada:
	Correta 
2.001 e 3.000 Pa.
	Resposta Correta:
	Correta 
2.001 e 3.000 Pa.
	Comentário da resposta:
	Resposta correta. A alternativa está correta, pois, para obtermos a diferença de pressão entre os pontos 1 e 0, precisamos, primeiramente, calcular a pressão no ponto 0, que será obtida por meio da fórmula  + + z A
=  + + z 0
+ H pA,0. Logo, = - H pA,0
(equação 1). Temos que a vazão será dada por Q = v A
A A = 30 x 0,2 x 0,2 = 1,2 m 3/s. Agora, calcularemos v 0
= = = 7,5 m/s. Substituindo esses valores na equação (1), temos que = - 100 = - 57,0 m. Agora, temos que p 0 =  x (-57,0) = 12,7 x (-57) = - 723,9 Pa. Nesse sentido, faremos o mesmo com o ponto 1, em que temos  + + z 1
=  + + z A
+ H p1,A. Logo, = - H p1,A. Portanto: = + 100 = 143 m. Então, temos que p 1 =  x (143) =12,7 x 143 = 1.816,10 Pa. Dessa forma, a diferença entre as seções 1 e 0, dada por p 1 - p 0 será igual a p 1 - p 0 = 1.816,10 - (- 723,9) = 2.540 Pa.
	
	
	
			Pergunta 10
	0 em 1 pontos
	
	
	
	Leia o excerto a seguir.
 
“A partir do estudo da termodinâmica, aprendemos que a energia pode ser transferida por interações de um sistema com a sua vizinhança. Essas interações são denominadas trabalho e calor. A transferência de calor pode ser definida como a energia térmica em trânsito em razão de uma diferença de temperaturas no espaço”.
 
BERGMAN, T. L.; LAVINE, A. S. Fundamentos de Transferência de Calor e de Massa . 8. ed. Rio de Janeiro: LTC, 2019. p. 2.
 
A respeito da transferência de calor, analise as afirmativas a seguir e assinale V
para a(s) Verdadeira(s) e F para a(s) Falsa(s).
 
I. (   ) A condução requer um gradiente de temperatura em um fluido estacionário.
II. (  ) A convecção é a transferência de calor que ocorre entre uma superfície e um fluido em movimento quando eles estiverem a diferentes temperaturas.
III. (   ) A radiação ocorre quando um corpo emite energia na forma de ondas.
IV. (  ) Finalmente, tem-se a transferência de calor por sublimação, que é quando um fluido passa do estado sólido para o estado gasoso, por exemplo.
 
Assinale a alternativa que apresenta a sequência correta.
	Resposta Selecionada:
	Incorreta 
V, V, F, V.
	Resposta Correta:
	Correta 
V, V, V, F.
	Comentário da resposta:
	Sua resposta está incorreta. A alternativa está incorreta, pois existem três tipos de transferência de calor: a condução, que ocorre em fluidos estacionários; a convecção, que ocorre em fluidos em movimento; e a radiação, que é a emissão de calor na forma de ondas eletromagnéticas. Essa forma de transferência de calor não exige um meio fluido. Já a sublimação é uma mudança de estado e não uma forma de transferência de calor.
	
	
	
Quarta-feira, 1 de Dezembro de 2021 20h55min24s BRT