AV2 - Fenômenos de Transporte (EEL12)

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[Laboratório Virtual - Perda de Carga Distribuída] No experimento Perda de Carga Distribuída, é possível analisar e verificar na prática o fenômeno de perda de carga distribuída em tubulações de diferentes diâmetros, materiais e em diferentes vazões.
Execute a prática virtual para um escoamento de água com vazão de aproximadamente 1600 L/h pela tubulação de cobre (diâmetro de 28 mm) e determine qual é a queda de pressão aproximada (em mm c.a.) pela leitura do manômetro em "U" acoplado nos dois pontos dessa tubulação e assinale a alternativa CORRETA:
DICA: faça a leitura do diferencial da altura de coluna de água do manômetro em "U" acoplado em dois pontos com distância de 1 m entre eles na tubulação de cobre com diâmetro de 28 mm para a vazão de 1600 L/h. Você deve medir o diferencial de altura total entre as duas colunas de água no manômetro de tubo em “U”.
A
80 mm c.a.
B
20 mm c.a.
C
40 mm c.a.
D
60 mm c.a.
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A equação de Bernoulli é uma importante ferramenta na mecânica dos fluidos, é, essencialmente, um balanço de energia entre dois pontos de um escoamento. Ela é derivada a partir da aplicação da conservação da energia ao longo de uma linha de corrente de um fluido incompressível e em regime de fluxo laminar, assumindo algumas hipóteses simplificadoras que permitem uma interpretação mais fácil dos problemas. Apesar de ser baseada em algumas simplificações, a equação de Bernoulli é uma ferramenta valiosa para analisar o comportamento de fluidos em muitas situações práticas, como o fluxo de líquidos em tubulações, o movimento de aviões e as características do escoamento em asas de avião. Ela é particularmente útil para entender a relação entre a pressão, a velocidade e a elevação do fluido em diferentes pontos de um sistema.
Fonte: OLIVEIRA, L. A.; LOPES, A. G. Mecânica dos fluidos. 3. ed. Lisboa: ETEP – Edições Técnicas e Profissionais, 2010. p. 11.
Considerando o texto, sobre as considerações das hipóteses simplificadoras da equação de Bernoulli, analise as afirmativas a seguir: 
I. O escoamento é adiabático: não há troca de calor entre o fluido e o ambiente ao longo do caminho de fluxo.
II. O escoamento é incompressível: a densidade do fluido é considerada constante em toda a região de interesse.
III. O escoamento é não viscoso: desprezam-se os efeitos de atrito viscoso, o que significa que não há dissipação de energia devido a forças de atrito internas do fluido.
IV. O escoamento é estacionário: as condições do escoamento não variam com o tempo, ou seja, as propriedades do fluido em um ponto não mudam ao longo do tempo.
É correto o que se afirma em:
A
II, III e IV, apenas.
B
III e IV, apenas.
C
I e IV, apenas.
D
I, II e III, apenas.
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A Transferência de Calor e a Termodinâmica são áreas de estudo que possuem conceitos correlatos. 
Com base na relação entre a Transferência de Calor e a Termodinâmica, assinale a alternativa CORRETA:
A
Na Termodinâmica, a energia pode ser transferida entre um sistema e suas vizinhanças apenas na forma de trabalho. Logo, trabalha-se com estados de equilíbrio para o sistema considerado. A Transferência de Calor permite uma análise microscópica (local), fornecendo informações mais precisas sobre o processo analisado.
B
Na Termodinâmica, a energia pode ser transferida entre um sistema e suas vizinhanças apenas na forma de calor. Logo, trabalha-se com estados de equilíbrio para o sistema considerado. A Transferência de Calor permite uma análise microscópica (local), fornecendo informações mais precisas sobre o processo analisado.
C
Na Termodinâmica, a energia pode ser transferida entre um sistema e suas vizinhanças na forma de calor e trabalho. Logo, trabalha-se com estados de equilíbrio para o sistema considerado. A Transferência de Calor permite uma análise de apenas dois mecanismos de transferência: a convecção e a condução de calor.
D
Na Termodinâmica, a energia pode ser transferida entre um sistema e suas vizinhanças na forma de calor e trabalho. Logo, trabalha-se com estados de equilíbrio para o sistema considerado. A Transferência de Calor permite uma análise microscópica (local), fornecendo informações mais precisas sobre o processo analisado.
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Considere a seguinte situação: 
As superfícies interiores das paredes, do piso e do teto do quarto de Ana ficam a uma temperatura de 8 °C durante o inverno. Já durante o verão, a temperatura dessas superfícies ficam em 28 °C. Mesmo com essa variação de temperatura no inverno e verão, mantém-se em seu quarto uma temperatura de 16 °C.  
De posse das informações apresentadas e considerando que a superfície exposta do corpo de Ana seja de 1,4 m² com uma temperatura de 32 °C, faça os cálculos pertinentes com relação à taxa de transferência de calor por radiação entre Ana e as superfícies de seu quarto no inverno e no verão. Classifique V para as sentenças verdadeiras e F para as falsas:
Observação: adote uma emissividade para a pele humana de 0,95; 5,670x10-8W/(m².K4) para a constante de Stefan-Boltzmann; K = °C + 273,15. 
(    ) A taxa de transferência de calor no frio é igual a 282,68 W. 
(    ) A taxa de transferência de calor no calor é igual a 73,62 W. 
(    ) No inverno, a superfície do corpo de Ana perde mais calor para o ambiente. 
(    ) No inverno, Ana sentirá mais frio em seu quarto, mesmo que a temperatura interior deste seja mantida em 16 °C tanto no verão quanto no inverno. 
Assinale a alternativa que apresenta a sequência CORRETA:
A
F - V - F - V.
B
V - F - F - F.
C
F - F - V - V.
D
V - V - F - F.
5
Leia a seguinte situação: 
Um trocador de calor duplo tubo contendo água, a uma temperatura média de 32 °C, no tubo interno (feito de cobre), e óleo, a uma temperatura média de 78 °C na região anular. Além disso, o número de Nusselt é de aproximadamente 255 no tudo interno e de 35 na região anular. 
Considera-se que o tubo interno possui uma espessura muito fina e seu diâmetro é de aproximadamente 1,5 cm, que o kágua = 0,65W/(m.K) e kóleo = 0,15W/(m.K). 
Com base nas informações apresentadas, avalie as asserções a seguir e a relação proposta entre elas: 
I. O valor de U (639,25W/m².K) e do coeficiente convectivo da região anelar contendo óleo (650W/m².K) são muito próximos. 
PORQUE 
II. O valor do coeficiente convectivo do tubo interno contendo água (21050 W/m².K) é muito maior que a região anelar. 
A respeito dessas asserções, assinale a opção correta: 
A
A asserção I é uma proposição falsa, e a II é uma proposição verdadeira.
B
As asserções I e II são falsas.
C
As asserções I e II são verdadeiras, e a II é uma justificativa correta da I.
D
A asserção I é uma proposição verdadeira, e a II é uma proposição falsa.
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Experimentalmente, observou-se que a condução de calor depende de quatro aspectos: a diferença de temperatura, a substância, a geometria e a espessura do sistema. A relação entre estas grandezas foi estudada e estabelecida pela primeira vez por J. Fourier (1768-1830), matemático e físico francês que desenvolveu a equação que ficou denominada como Lei de Fourier da Condução Térmica, estabelecendo que o fluxo de calor é uma grandeza física que mede a quantidade de calor que atravessa uma superfície por unidade de tempo e área.
Fonte: QUITES, E. E. C.; LIA, L. R. B. Introdução à transferência de calor. São Paulo: [s. n.], 2005.
O lado interno de um forno industrial feito de tijolo está transferindo calor por meio de uma parede de 1,5 m² a uma taxa de 1350 Joules por segundo. Nesse cenário, o fluxo de calor, em W/m², é:
A
900.
B
500.
C
800.
D
600.
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A perda de carga total da bomba é um parâmetro importante para o dimensionamento e a seleção de bombas centrífugas, pois influencia na eficiência, no consumo de energia e no desempenho do sistema. A curva característica da bomba mostra a relação entre a perda de carga total da bomba e a vazão do fluido para diferentes rotações. Essa curva ajuda a determinar o ponto de operação ótimo da bomba, que é aquele que atende às necessidades do sistema com o menor custo possível. A fórmula relaciona a perda de carga total da bomba com a potência, o rendimento, o pesoespecífico e a vazão do fluido. Ela mostra que, para uma mesma potência e rendimento da bomba, quanto maior for o peso específico ou a vazão do fluido, menor será a perda de carga total da bomba. Isso significa que a bomba terá que fornecer menos energia ao fluido para vencer as resistências ao escoamento.
Em um determinado escoamento de um fluido (água), há a presença de uma bomba com potência (NB) de 7000 W e rendimento (ηB) de 78%. A velocidade de escoamento da água é de 3 m/s por meio de um tubo com área de seção igual a 10 cm². Nesse contexto, calcule a carga total da bomba (HB) e assinale a alternativa CORRETA:
Dados: γágua = 10.000 N/m3.
A
196 m.
B
182 m.
C
190 m.
D
202 m.
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Sempre que houver uma diferença de temperatura em um meio (entre regiões diferentes do mesmo meio) ou entre dois meios, ocorrerá a transferência de calor do meio de maior temperatura para o meio de menor temperatura. Sobre a transferência de calor por convecção, classifique V para as sentenças verdadeiras e F para as falsas:
(    ) A transferência de energia acontece entre uma superfície e um fluido em movimento devido à diferença de temperatura entre eles.
(    ) O coeficiente convectivo (h) também é conhecido como coeficiente de película.
(    ) O fluxo de calor no mecanismo de convecção ocorre via ondas eletromagnéticas.
Assinale a alternativa que apresenta a sequência CORRETA:
A
F - V - F.
B
V - F - V.
C
F - V - V.
D
V - V - F.
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Sempre que houver uma diferença de temperatura em um meio (entre regiões diferentes do mesmo meio) ou entre dois meios, ocorrerá a transferência de calor do meio de maior temperatura para o meio de menor temperatura. Sobre a transferência de calor por radiação, classifique V para as sentenças verdadeiras e F para as falsas:
(    ) Todos os corpos emitem continuamente radiação térmica em virtude da sua geometria.
(    ) O fluxo de calor da radiação térmica ocorre devido à colisões entre átomos e moléculas de uma substância e a subsequente transferência de energia cinética.
(    ) A transferência de energia por radiação térmica só ocorre entre uma superfície e um fluido em movimento devido à presença de um meio físico material.
Assinale a alternativa que apresenta a sequência CORRETA:
A
V - F - F.
B
F - V - F.
C
V - V - V.
D
F - F - F.
10
[Laboratório Virtual - Perda de Carga Distribuída] No experimento Perda de Carga Distribuída, é possível analisar e verificar na prática o fenômeno de perda de carga distribuída em tubulações de diferentes diâmetros, materiais e em diferentes vazões.
Execute a prática virtual para um escoamento de água com vazão de aproximadamente 3000 L/h pela tubulação de acrílico (diâmetro de 25 mm e rugosidade nula) e determine qual é a queda de pressão aproximada (em mm c.a.) pela leitura do manômetro em "U" acoplado nos dois pontos dessa tubulação e assinale a alternativa CORRETA:
DICA: faça a leitura do diferencial da altura de coluna de água do manômetro em "U" acoplado em dois pontos com distância de 1 m entre eles na tubulação de acrílico com diâmetro de 25 mm para a vazão de 3000 L/h. Você deve medir o diferencial de altura total entre as duas colunas de água no manômetro de tubo em “U”.
A
76 mm c.a.
B
98 mm c.a.
C
222 mm c.a.
D
112 mm c.a.