A4 - Fenômeno dos transportes

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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 m3/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:
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).
 
Leia o excerto a seguir.
 
“A perda de carga denominada hL representa a altura adicional a qual o fluido precisa ser elevado por 
uma bomba para superar as perdas por atrito do tubo. A perda de carga é causada pela viscosidade e 
está relacionada diretamente à tensão de cisalhamento na parede”.
 
ÇENGEL, Y.; CIMBALA, J. M. Mecânica dos Fluidos: Fundamentos e Aplicações. São Paulo: Mc 
Graw Hill Editora, 2007. p. 285.
 
A partir do exposto, sobre perda de carga, analise as asserções a seguir e a relação proposta entre 
elas.
 
I. É possível afirmar que a potência da bomba será proporcional ao comprimento do tubo e à 
viscosidade do fluido.
Pois:
II. Quanto maior for o comprimento da tubulação, maior será a perda de carga e, quanto mais viscoso 
for um fluido, maior também será a sua perda de carga.
 
A seguir, assinale a alternativa correta.
É preciso prever o arrasto aerodinâmico de um automóvel esportivo. Essa previsão deve ser feita a 50 
km/h com temperatura de 25ºC. Assim, engenheiros automotivos desenvolveram um túnel de vento 
para testar um protótipo modelado em uma escala 1 : 4, conforme a figura a seguir. Esse túnel de 
vento está localizado em um prédio sem aquecimento. A temperatura do ar nesse túnel é de 5ºC.
 
Fonte: Çengel e Cimbala (2007, p. 240).
 
 
Sabe-se que o modelo é geometricamente similar ao protótipo. Além disso, é similar ao ar em relação 
à pressão atmosférica e a temperatura é igual a 25 ºC. Com isso, temos   = 1,1849 kg/m3 e   = 1,89 x 
10-5 kg/m.s. Equivalentemente, temos uma temperatura T = 5 ºC,   = 1,269 kg/m3 e   = 1,754 x 10-
5 kg/m.s. Nesse sentido, a velocidade do vento que os engenheiros devem colocar no túnel para atingir
a similaridade entre o modelo e o protótipo deverá ser um número entre:
Leia o excerto a seguir.
 
“O poder do uso da análise dimensional e da similaridade para suplementar a análise experimental 
pode ser ilustrado pelo fato de que os valores reais dos parâmetros dimensionais, como densidade ou 
velocidade, são irrelevantes. Desde que os  ’s independentes sejam iguais entre si, a similaridade é 
atingida, mesmo que sejam usados fluidos diferentes”.
 
ÇENGEL, Y.; CIMBALA, J. M. Mecânica dos Fluidos: Fundamentos e Aplicações. São Paulo: Mc 
Graw Hill Editora, 2007. p. 242.
 
A partir do exposto, sobre a teoria da similaridade, analise as asserções a seguir e a relação proposta 
entre elas.
 
I. Pode-se testar um modelo de avião ou automóvel em um túnel de água.
Pois:
II. Se os  ’s independentes obtidos no teste foram iguais entre si, o fluido não importa.
 
A seguir, assinale a alternativa correta.
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.
Leia o excerto a seguir.
 
“A transferência de calor por convecção pode ser classificada de acordo com a natureza do 
escoamento do fluido em convecção forçada: quando o escoamento é causado por meios externos e 
convecção natural e quando o escoamento é originado a partir de diferenças de massas específicas 
causadas por variações de temperatura no fluido”.
BERGMAN, T. L.; LAVINE, A. S. Fundamentos de Transferência de Calor e de Massa. 8. ed. Rio de 
Janeiro: LTC, 2019. p. 5.
 
Considerando o exposto, sobre transferência de calor por convecção, analise as afirmativas a seguir.
 
I. O escoamento de ar feito por um ventilador é um exemplo de convecção forçada.
II. A água aquecendo no fogo é um exemplo de convecção natural.
III. Os ventos que fazem um gerador eólico produzir energia são exemplos de convecção natural.
IV. A neve caindo em um dia de muito frio é um exemplo de convecção natural.
 
Está correto o que se afirma em:
Leia o excerto a seguir.
“Os escoamentos em canais, rios, vertedouros e aqueles em torno de cascos de navios são bons 
exemplos de escoamentos em uma superfície livre. As forças gravitacional e de inércia são 
importantes nessa classe de problemas. Assim, o número de Froude se torna um parâmetro importante
de semelhança”.
 
MUNSON, B. R.; YOUNG, D. F.; OKIISHI, T. H. Fundamentos da Mecânica dos Fluidos. São Paulo: 
Edgard Blucher, 2004. p. 379.
 
A respeito dos escoamentos em superfícies livre, analise as afirmativas a seguir e assinale V para a(s) 
Verdadeira(s) e F para a(s) Falsa(s).
 
I. (   ) As variáveis geométricas são importantes nesse tipo de escoamento.
II. (   ) O número de Reynolds é importante nesse tipo de escoamento.
III. (   ) O modelo e o protótipo operam no mesmo campo gravitacional.
IV. (  ) A escala de velocidade é o quadrado da escala de comprimento nesse tipo de estudo.
 
Assinale a alternativa que apresenta a sequência correta.
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?
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/m2. 
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/m2. 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: