GABARITO - FENOMENO DE TRANSPORTE

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GABARITO
Protocolo: 744683
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Prova
Data de aplicação: 15/04/2023
Curso: Engenharia Ambiental e Sanitária
Disciplina: Fenômenos de Transporte
Ano: 20231 / Semestre: 5
RGM: 423.795 / Aluno: SÉRGIO RABELLO
PROVA 01
Questão 1
Um líquido com massa específica ρ e viscosidade, µ, escoa por gravidade através de um orifício com diâmetro,
d, na parte inferior de um tanque com diâmetro, D. No início da experiência, a superfície líquida está à altura h
acima da parte inferior do tanque, como mostra a figura. O líquido sai do tanque impulsionado pela gravidade
como um jato com velocidade média, v, direto para baixo, como mostra a figura. Usando a análise dimensional:
a) Encontre os grupos adimensionais para velocidade média (v), como função dos outros parâmetros do
problema (D, d, h, ρ, µ, g). (Dica: selecione h como sua escala de comprimento).
Resposta do aluno: V = F(d,D,phVgh) Vgh h h h u
Questão 2
Quais são as características microscópicas e macroscópicas dos estados físicos da matéria?
Resposta do aluno: STADOS SOLIDOS FISICOS SAO : SOLIDOS, LIQUIDOS E GASOSO. CARACTERIZAÇÃO
MACROSCOPICA É QUE FAZEMSO OLHANDO PARA A SUBSTANCIA, SEM SER NECESSARIO CONSIDERAR A FORMA
COMO SE ORGANIZAM AS PARTIULAR QUE AS CONSTITUEM CARACTERIZAÇÃO MICROSCOPICA: CARACTERIZAM
DEPENDEM POIS A FORMA COMO UNIDADES ESTRUTURIS DA MATERIA SE ENCONTRAM UNIDAS ENTRE SI.
Questão 3
Água, com massa especifica de 1000 kg/m3 e viscosidade cinemática de 1,02.10-6 m2/s é bombeada entre dois
reservatórios a uma vazão de 5,6 L/s, por um tubo estirado de 122 m de comprimento e 150 mm de diâmetro e
diversos acessórios. Sabe-se que para a solução deste tipo de problema, utiliza-se a conservação da energia
mecânica. E para isso é necessário utilizar algumas hipóteses simplificadoras afim de reduzir as variáveis de
acordo com o enunciado e figura do problema. Dito isso, quais são as hipóteses utilizadas?
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a) 1 - Pressão P1 igual a P2; 2 - vazão iguais entre os ponto 1 e 2; 3 - incompressível; 4 - regime permanente
(correta)
b) 1 - Pressão P1 diferentes da P2; 2 - vazão iguais entre os ponto 1 e 2; 3 - compressível; 4 - regime transiente
c) 1 - Pressão P1 diferente da P2; 2 - vazão diferente entre os ponto 1 e 2; 3 - incompressível; 4 - regime
estacionário
d) 1 - Pressão P1 igual a P2; 2 - velocidade zero no ponto 2 e máxima em no ponto 1; 3 - incompressível; 4 -
regime transiente
Questão 4
Marque a alternativa que indica um número adimensional importante no problema de transferência de calor por
convecção forçada:
a) Difusividade térmica
b) Biot
c) Reynolds (correta)
d) Fourier
Questão 5
Estando os painéis solares situados numa altura de 9,5 m acima do lugar onde está colocado o reservatório de
armazenamento da água aquecida. Calcule a pressão manométrica em Pa? Sendo a pressão da água no nível
dos painéis exatamente de 1 atm, a gravidade de 10 m/s2 e a massa especifica da água de 1000 kg/m3.
a) 95000 (correta)
b) 99000
c) 85000
d) 89000
Questão 6
Um tanque de ar comprimido apresenta um volume igual a 0,0238 m3 . Determine a massa específica do ar
contido no tanque quando a pressão relativa do ar no tanque for igual a 240kPa. Admita que a temperatura do
ar no tanque é 28°C e que a pressão atmosférica vale 101,3kPa. A constante do gás para o ar é R = 287 (J/kg K)
e gravidade é aproximadamente g = 10 m/s2.
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a) 3,95 (correta)
b) 2,65
c) 5,23
d) 4,56
Questão 7
Se utiliza uma manômetro tipo “U” para medir uma pressão de um fluido com massa especifica igual a 700
kg/m3. O manômetro utiliza mercúrio com densidade igual a 13,6. Determine a pressão relativa em A quando
h1 = 0,35 m e h2 = 0,9m se a gravidade for 10 m/s2.
a) 9790 N (correta)
b) 117327 N
c) 81176 N
d) 5980 N
Questão 8
Um fazendeiro manda cavar um poço e encontra água a 12m de profundidade. Ele resolve colocar uma bomba
de sucção muito possante na boca do poço, isto é, bem ao nível do chão. A posição da bomba é:
a) ruim, porque não conseguirá tirar água alguma do poço (correta)
b) boa, porque não faz diferença o lugar onde se coloca a bomba
c) ruim, porque gastará muita energia e tirará pouca água
d) boa, porque será fácil consertar a bomba se quebrar, embora tire pouca água
Questão 9
A figura ilustra um recipiente cilíndrico totalmente fechado, contendo gás e óleo. A, B e C são pontos no interior
do recipiente, estando A no seu tampo, C na sua base e B na interface gás-óleo. As densidades do óleo e do gás
valem, respectivamente, 0,8 g/cm3 e 0,01 g/cm3. Sabendo se que a pressão no ponto A vale 6kPa e que a
gravidade local vale 10 m/s2, conclui-se que a pressão no ponto C, em kPa, vale:
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a) 10,4 (correta)
b) 4,6
c) 6,0
d) 6,4
Questão 10
O escoamento de fluidos em um tubo pode ser laminar ou turbulento. Na maioria das aplicações de engenharia
de escoamento em tubos redondos, considera-se que o escoamento é laminar quando o Reynolds assumir
qualquer valor inferior a
a) 2400 (correta)
b) 4000
c) 3300
d) 200
PROVA 02
Questão 1
Ar a uma pressão de 6 kN/m² e a uma temperatura de 300ºC escoa com uma velocidade de 10 m/s sobre uma
placa plana de comprimento 0,5m e viscosidade cinemática de 5,21�10^−4 �²/�. Determine a taxa de
resfriamento por unidade de largura da placa necessária para manter a temperatura superficial a 27°C.
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Resposta do aluno: Resposta: 570 w/m
Questão 2
Qual o significado físico do número de Biot? O número de Biot deve ser bem maiores para sólidos altamente
condutores ou maus condutores?
Resposta do aluno: BIOT MAIOR QUANDO SOLIDOS COM MA CONDUÇÃO, E MENORES OU BAIXO QUANDO
ALTAMENTE CONDUTORES.
Questão 3
Alguns parâmetros adimensionais são muito utilizados para a análise de problemas sobre transferência de calor.
Sobre os mesmos, marque a afirmativa CORRETA:
a) O número de Biot (Bi) relaciona a resistência à condução de calor no interior de um sólido com a resistência à
convecção através da camada limite no fluido. (correta)
b) O número de Nusselt (Nu) é igual ao gradiente de temperatura adimensional no interior de um corpo e
fornece uma medida da transferência de calor por condução de um sólido.
c) O número de Prandtl (Pr) é definido pela razão da difusividade térmica pela densidade de um material sólido.
d) O número de Grashof (Gr) representa a razão entre a taxa de transferência de calor por condução e a taxa de
armazenamento de energia de um sólido.
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Questão 4
A condutividade térmica é a constante de proporcionalidade presente na Lei de Fourier. Sobre essa constante,
marque a alternativa correta.
a) É uma característica própria de cada material. (correta)
b) Depende do estado de agregação das moléculas do material.
c) Possui um mesmo valor para diferentes materiais.
d) É determinada na unidade Joule por segundo (J/s).
Questão 5
Uma embalagem para alimentos e bebidas de baixa qualidade é fabricada com poliestireno ( k = 0,023 W/m.K)
de 25 mm de espessura, e suas dimensões internas são 0,8 m x 0,6 m x 0,6 m. Em condições cuja a
temperatura interna da superfície, de aproximadamente 2 °C, é mantida por uma mistura de água e gelo, e a
temperatura externa da superfície de 20 °C é mantida pelo ambiente, qual o fluxo de calor através das paredes
da embalagem?
a) 16,56 (correta)
b) 5,96
c) 10,81
d) 4,77
Questão 6
O que acontece quando uma energia radiante atinge a superfície de um corpo?
a) Parte é refletida, parte é absorvida e parte é transmitida através do corpo. (correta)
b) Parte é refletida, parte é eliminada e parte é transmitida através do corpo.
c) Parte é refletida, parte é absorvida e parte é descartada através do corpo.
d) Parte é reduzida, parte é absorvida e parte é transmitida através do corpo.
Questão 7
Um ambiente termicamente confortável é uma das condições que devem ser consideradas em projetos de
edificações.A fim de projetar um ambiente interno com temperatura de 20ºC para uma temperatura externa
média de 35ºC, um engenheiro considerou, no dimensionamento, um fluxo de calor através de uma parede
externa de 105 W/m2. A fim de se obter a temperatura interna desejada, qual desses dois materiais
selecionados, entre os apresentados na tabela, seriam apropriados para a composição da parede externa?
a) Concreto e pedra natural (correta)
b) Pedra natural e Placa de espuma rígida de poliuretano
c) Placa de espuma rígida de poliuretano e Placa de madeira prensada
d) Concreto e Placa de aglomerado de fibras de madeira
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Questão 8
Para problemas transientes de aquecimento e resfriamento, um método simples e conveniente que pode ser
usado para suas resoluções é o
método da capacitância global. Porém, para o mesmo ser empregado com precisão satisfatória, um critério
apropriado é?
a) Número de Biot menor que 0,1 (correta)
b) Número de Biot entre 1 e 2
c) Número de Biot maior que 100
d) Número de Biot entre 50 e 100
Questão 9
Uma placa é fabricada com três lâminas de materiais diferentes. Um ensaio foi realizado em regime
permanente, sem geração de calor, para verificar qual dos materiais possui maior condutividade térmica. Com
base no gráfico do comportamento da temperatura do experimento avalie as seguintes asserções e a relação
proposta entre elas.
I. No experimento, constata-se que, entre os três materiais da placa, a maior e a menor condutividade térmica
pertencem ao material B e ao material A, respectivamente.
II. Como o fluxo de calor no experimento é unidimensional e constante, quanto maior for o valor de dT/dx, maior
será a sua condutividade térmica.
a) As asserções I e II são proposições verdadeiras, e a II é uma justificativa correta da I. (correta)
b) As asserções I e II são falsas.
c) A asserção I é uma proposição verdadeira e a II é uma proposição falsa.
d) A asserção I é uma proposição falsa e a II é uma proposição verdadeira.
Questão 10
Uma pessoa anda descalça no interior de uma casa onde as paredes, o piso e o ar estão em equilíbrio térmico.
A pessoa sente o piso de ladrilho mais frio que o piso de madeira, devido:
a) a efeito psicológicos.
b) à diferença entre os calores específicos do ladrilho e da madeira.
c) a diferença de temperatura entre o ladrilho e a madeira.
d) a diferentes propriedades de condução de calor do ladrilho e da madeira. (correta)