Exercicios - Fenomenos

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<p>Exercícios 01</p><p>01 - Sobre a energia interna marque a alternativa correta:</p><p>A parte da energia interna de um sistema associada às energias cinéticas das moléculas é chamada de energia sensível.</p><p>02 - Considere as alternativas abaixo:</p><p>I- Calor é definido como a forma de energia transferida entre dois sistemas (ou entre um sistema e sua vizinhança) em virtude da diferença de temperatura.</p><p>II- O calor não é a energia em trânsito. Ele só é reconhecido ao cruzar a fronteira de um sistema.</p><p>III- Um processo durante o qual não há transferência de calor é chamado de processo adiabático.</p><p>IV- O calor é transferido por condução e convecção.</p><p>Quais alternativas estão corretas?</p><p>I e III.</p><p>03 - Considere as seguintes alternativas:</p><p>I- Toda energia interna perdida pelo sistema é convertida em calor (Q) por meio do atrito.</p><p>II- A energia interna U do sistema deve permanecer constante ou, equivalentemente, a variação da energia interna deve ser zero.</p><p>III- A diferença entre o trabalho W e o calor Q representará a variação da energia interna do sistema: ΔU = Q - W.</p><p>Quais alternativas estão INCORRETAS?</p><p>Todas as alternativas estão corretas.</p><p>04 - Como podemos definir a conservação de energia?</p><p>Conservação de energia é um princípio em que, em um sistema isolado, há uma entidade fundamental chamada energia que se conserva, seja qual for a transformação sofrida pelo sistema.</p><p>05 - Considerando o trabalho líquido como o mesmo em todos os processos adiabáticos de um sistema fechado entre dois estados especificados, o valor do trabalho líquido deve depender apenas dos estados inicial e final do sistema e, portanto, deve corresponder à variação de uma propriedade do sistema. Qual é essa propriedade?</p><p>Energia total.</p><p>06 - Uma sala encontra-se inicialmente à temperatura de 25°C, que é a mesma do ambiente externo. Um grande ventilador, que consome 200W de eletricidade quando em funcionamento, é então ligado no interior da sala. A taxa de transferência de calor entre a sala e o ar externo é dada por Q = U.A.(Ti-To) onde U = 6 W/m2°C é o coeficiente global de transferência de calor, A = 30 m2 é a área das superfícies da sala e Ti e To são as temperaturas do ar interno e externo, respectivamente. Determine a temperatura do ar interno quando são estabelecidas condições de operação em regime permanente.</p><p>26,1℃.</p><p>07 - Como podemos definir energia mecânica?</p><p>A energia mecânica pode ser definida como a forma de energia que pode ser convertida completa e diretamente em trabalho mecânico por um dispositivo mecânico ideal, como uma turbina ideal.</p><p>08 - Qual a diferença entre energia macroscópica e energia microscópica?</p><p>As formas macroscópicas de energia são aquelas que um sistema possui como um todo, com relação a algum referencial externo, como as energias cinética e potencial. As formas microscópicas de energia são aquelas relacionadas à estrutura molecular de um sistema e ao grau de atividade molecular e são independentes de referenciais externos.</p><p>09 - Sobre a convenção de sinais da primeira lei da termodinâmica é correto afirmar:</p><p>Consideramos a energia interna positiva se a energia interna do sistema aumentar.</p><p>10 - Marque a alternativa correta:</p><p>A primeira lei da termodinâmica enuncia que energia não pode ser criada nem destruída durante um processo, ela pode apenas mudar de forma.</p><p>Exercícios 02</p><p>01 - Suponhamos que um engenheiro é responsável pela operação de um forno e necessita reduzir as perdas térmicas pela parede de um forno por razões econômicas. Qual a possibilidade para redução do fluxo de calor em uma parede plana?</p><p>Trocar a parede por outra de menor condutividade.</p><p>02 - Assinale a alternativa correta:</p><p>Condução é a transferência de energia resultante da interação de partículas de maior energia de uma substância com partículas adjacentes de menor energia.</p><p>03 - Marque a alternativa INCORRETA:</p><p>A condução pode ser definida como o processo pelo qual a energia é transferida das porções quentes para as porções frias de um fluido através de uma ação combinada.</p><p>04 - Sobre os mecanismos de condução, marque a alternativa INCORRETA.</p><p>Os mecanismos de condução de calor podem ocorrer no vácuo.</p><p>05 - Que tipo de transferência faz com que a energia seja transferida através da parede, tendendo a um estado de equilíbrio onde a superfície interna será tão quente quanto a externa?</p><p>Transferência de calor.</p><p>06 - Qual a diferença entre termodinâmica e transferência de calor?</p><p>Termodinâmica - estuda as interações (trocas de energia entre um sistema e suas vizinhanças. Transferência de calor- indica como ocorre e qual a velocidade com que o calor é transportado.</p><p>07 - Considere duas pessoas dançando rapidamente e um aquecedor com resistência de 1 kW. Quem libera mais calor para uma sala? Por quê?</p><p>As duas pessoas, pois a taxa metabólica aumenta com o nível de atividade, podendo exceder 10 vezes a taxa metabólica basal quando alguém esta fazendo exercício intensamente.</p><p>08 - Para uma panela de água quente sendo aquecida, como mostra o desenho, que mecanismo de transferência de calor está ocorrendo? Por quê.</p><p>Convecção- Transmissão através da agitação molecular e do movimento do próprio meio ou por partes deste meio.</p><p>09 - Considere uma parede de uma sala com 15 m de comprimento, 6 m de largura e 3 m de altura com temperatura de 20ºC (graus Celsius). As paredes da sala têm 15 cm de espessura e são feitas de tijolos com condutividade térmica de 0,72 W/m.k, com as áreas das janelas desprezíveis. A face interna da parede está com 30ºC (graus Celsius). Despreze a troca de calor do piso e do teto, que estão isolados. Qual a taxa de perda de calor através da parede neste dia?</p><p>q=6048 W.</p><p>10 - O telhado de uma casa com aquecimento elétrico tem 6 m de comprimento, 8 m de largura e 0,25 m de espessura e é feito de uma camada plana de concreto cuja condutividade térmica é k = 0,8 W/m.K . As temperaturas das faces interna e externa do telhado, medidas em uma noite, são 15 °C e 4 °C, respectivamente, durante um período de 10 horas. Determine (a) a taxa de perda de calor através do telhado naquela noite e (b) o custo dessa perda de calor para o proprietário, considerando que o custo da eletricidade é de US$ 0,08/kWh.</p><p>q=1,69 kW, custo(US$)=1,35.</p><p>Exercícios 03</p><p>01 - Existem diversos tipos de escoamentos: laminar, turbulento, rotacional, irrotacional, permanente, variável, entre outros. Cada um deles é classificado de acordo com uma característica comum. Com base no tipo de classificação do escoamento laminar, assinale a alternativa correta.</p><p>Para um número de Reynolds entre 1.500 e 2.500, tem-se a transição do escoamento laminar para o escoamento turbulento.</p><p>02 - Um avião está se movendo pelo ar com velocidade de 220 m/s. As linhas de fluxo acima da asa estão comprimidas em 88% de sua área original. As linhas de fluxo abaixo da asa não estão comprimidas. Qual é a velocidade do ar acima da asa do avião em relação a esta?</p><p>250 m/s.</p><p>03 - Para identificar o tipo de fluido, é importante calcular o número de Reynolds, pois, através desse número, é possível saber se o escoamento é turbulento ou laminar. Com base em resultados do número de Reynolds, assinale a alternativa correta.</p><p>Para um número de Reynolds igual a 1.000, tem-se escoamento laminar.</p><p>04 - Em 1840, Jean Poiseuille realizou experimentos em tubos utilizando fluido líquido e água; através desse experimento, identificou a velocidade média do escoamento laminar em tubos. Com base nos conceitos básicos para utilização e cálculo com a equação de Poiseuille, assinale a alternativa correta.</p><p>A vazão, a queda de pressão e a potência necessária de bombeamento são proporcionais ao comprimento do tubo e à viscosidade do fluido, mas é inversamente proporcionais ao diâmetro do tubo.</p><p>05 - Considere o tubo de fluxo abaixo contendo óleo, que flui de forma a podermos considera-lo um fluido ideal. Ele flui por um tubo que sobe de nível e se estreita. Dois manômetros marcam a pressão em dois pontos do tubo, como mostra a figura. Qual o valor da pressão indicada no segundo manômetro?</p><p>(Dados: ρ óleo = 900 kg / m3 e g = 9,8 m/s2).</p><p>38,4 kPa.</p><p>06 - O escoamento laminar tem características divergentes do escoamento turbulento, sendo um o oposto do outro ao ser analisado o fluxo em sua trajetória. Com base nas características principais que diferenciam esses escoamentos, assinale a alternativa correta.</p><p>O escoamento laminar é suave, sem ruídos e com movimentos bem definidos; já o escoamento turbulento é bruto, com ruídos e com movimentos aleatórios.</p><p>07 - Elementos finitos são aplicados em escoamentos laminares para encontrar velocidades e pressões de campos vetoriais e são calculados através da equação de Stokes. Com base nos conceitos básicos de elementos finitos, assinale a alternativa correta.</p><p>O método de elementos finitos é muito utilizado nos escoamento dos fluidos em diversas áreas de Engenharia. Através de equações, servem para solucionar problemas em escoamentos.</p><p>08 - Considere o tubo de fluxo abaixo contendo óleo, que flui de forma a podermos considera-lo um fluido ideal. Ele flui por um tubo que sobe de nível e se estreita. Dois manômetros marcam a pressão em dois pontos do tubo, como mostra a figura. Qual o valor da pressão indicada no segundo manômetro? (Dados: ρ óleo = 900 kg / m3 e g = 9,8 m/s2) ​​</p><p>109 kPa.</p><p>09 - Um cano de 2,00 cm de diâmetro se estreita para 8,00 mm. No primeiro segmento, um líquido flui com velocidade de 4,00 m/s. A velocidade do líquido no segundo segmento e a vazão de volume no cano valem, respectivamente:</p><p>25,0 m/s e 1,26 × 10 -3 m3 /s.</p><p>10 - Um Boeing 747 (figura) tem e torno de 500 m² de área alar (área total das duas asas). Considere que ele está se movendo a 230 m/s em relação ao ar. As linhas de fluxo acima da asa estão comprimidas em 80% de sua área original. As linhas de fluxo abaixo da asa não estão comprimidas. Calcule a força resultante devido à pressão à qual o Boeing está submetido. Considere a densidade do ar na altitude em que o Boeing está voando ρ ar = 0,40 Kg/m3.</p><p>2,98 x 10 6 N.</p><p>Exercícios 04</p><p>01 - Um fluxo de um fluido ideal é movimentado em uma tubulação similar à apresentada na seção Na Prática. Em um ponto da tubulação, a pressão é de 2x104 Pa e o diâmetro é de 8 cm. Em outro ponto da tubulação, 0,5 m mais alto, a pressão é igual a 1,5x104 Pa e o diâmetro é de 3 cm. Calcule a velocidade do fluido em ambos os pontos mencionados.</p><p>v1=0,06 m/s e v2=0,45 m/s.</p><p>02 - O que acontece com a perda de carga singular do escoamento anteriormente mencionado se a viscosidade do fluido que escoa aumentar em 20% e se a válvula globo for totalmente fechada?</p><p>A perda de carga singular depende apenas de fatores geométricos das singularidades, logo qualquer mudança na viscosidade do fluido afetará apenas a perda de carga linear.O fechamento completo da válvula globo estanca o escoamento, o que significa que ela ficará em repouso, assim, seu Ks tende ao infinito, gerando uma perda de carga tão grande que simplesmente para o escoamento.</p><p>03 - Um tipo de mangueira contra incêndios utilizado pelos bombeiros tem 6,5 cm de diâmetro e transporta água a uma velocidade de 1,5 m/s. Se no extremo da mangueira há um bico cujo diâmetro é de 2 cm, qual é a velocidade na saída?</p><p>15,8 m/s.</p><p>04 - Qual o valor do fator de atrito f na tubulação anteriormente citada? Qual valor do somatório de Ks tornaria a perda de carga singular idêntica à perda de carga linear?</p><p>0,066 e 66,2.</p><p>05 - Qual a perda de carga singular em um conduto de 100 m, diâmetro de 100 mm, com um fluido escoando a 2 m/s, apresentando as seguintes singularidades rosqueadas na tubulação: válvula globo totalmente aberta e cotovelo de 45º com raio normal?</p><p>1, 22 m.</p><p>06 - Qual o comprimento equivalente das perdas de cargas singulares da tubulação anteriormente citada, considerando que o tubo perde linearmente 0,135 m de carga por metros de tubulação?</p><p>9 m.</p><p>07 - Considere um sistema de bomba de água que abastece a cisterna do seu bairro. A bomba está na mesma altura que a toma de água, o tanque está 30 m acima da bomba e a tubulação utilizada tem a mesma seção em todo o trajeto. Já o motor tem uma potência de 7,5 kW na saída do seu eixo e uma eficiência de 80%. Sabendo que a perda irreversível de carga no sistema de tubulação é de 10 m, determine a vazão de bombeamento.</p><p>15 litros/seg.</p><p>08 - Uma enorme caixa d'água do bairro armazena água para o consumo e a parte superior dela possui conexão com a atmosfera. Na lateral do tanque, 16 m abaixo do nível da água, há um pequeno orifício circular. A vazão de saída por este orifício é de 2,5x10-3 m³/min. Considerando os dados da caixa d'água, determine a velocidade de saída de água e o diâmetro do orifício.</p><p>17,7 m/s e 1,3 cm.</p><p>09 - Você deve encher uma piscina com água utilizando uma bomba de água cuja vazão, segundo o fabricante, é de 16,2 m³/h. Se a piscina possui as dimensões de 5m x 12,5m x 2m, quanto tempo é necessário para o enchimento total da piscina?</p><p>7h43.</p><p>10 - Qual o erro relativo da perda de carga linear em comparação com a perda de carga total?</p><p>8,28%.</p><p>Momento Enade</p><p>01 – Leia os textos a seguir.</p><p>Texto I</p><p>O arrefecimento do motor de um carro é realizado por meio de um fluido de arrefecimento que retira calor do motor gerado no processo de combustão interna. Este fluido é posteriormente resfriado utilizando-se o ar captado e direcionado pelos para-choques do veículo, formando, assim, um circuito fechado. É utilizado também a ventoinha do radiador para esfriar o fluido de arrefecimento, porém, este componente é acionado apenas quando o interruptor térmico do radiador é acionado, ou seja, em casos que o vento não está sendo suficiente para realizar o resfriamento.</p><p>Texto II</p><p>Em um setor de Engenharia de Produtos focado em projetos automobilísticos, um projetista de sistemas de arrefecimento recebe o serviço de melhorar o processo de resfriamento do fluido de arrefecimento de um determinado modelo que está sofrendo com superaquecimento do motor, prejudicando sua eficiência e aumentando a chance de defeitos precoces.</p><p>Assinale a alternativa que apresente uma solução para a situação-problema proposta pelos textos.</p><p>Utilizar aletas externas, pois tal prática aumentaria a área de troca de calor entre o tubo por onde escoa o fluido e o ar.</p><p>02 –</p><p>Texto I</p><p>Em um sistema hidráulico, muitas vezes o escoamento é obrigado a passar por uma série de conexões ou peças especiais. Ao passar por estes obstáculos, o escoamento perde energia e tem sua pressão diminuída. Este fenômeno é chamado de perda de carga localizada e seu valor pode ser calculado através do coeficiente K de cada peça, cujos valores são apresentados na tabela da imagem (Texto II).</p><p>Durante o projeto de um sistema hidráulico, o projetista deparou-se com algumas configurações possíveis com mesmo comprimento de tubulação, material e diâmetro, porém com a utilização de diferentes peças.</p><p>Qual dentre as seguintes configurações apresentará menor perda de carga?</p><p>Joelho de 45° padrão, tê passagem direta e joelho de 90° raio longo.</p><p>03 - Ao longo de diversos processos práticos, uma ou mais propriedades permanecem constantes. Um processo onde o volume se mantém constante é denominado:</p><p>Processo isocórico.</p><p>04 - Um forno em funcionamento possui uma temperatura interna superior à temperatura externa. Com o objetivo de otimizar o funcionamento do forno, deseja-se verificar a taxa de transferência de calor por cada mecanismo físico de forma independente, como mostrado na tabela I.</p><p>Resultados previamente obtidos indicam que a troca de calor ocorre em regime estacionário e que as taxas de transferência de calor por condução e por convecção na superfície externa do forno são iguais. Entretanto, não foram fornecidas medições da troca de calor por radiação.</p><p>Com base nisso, o que é possível dizer sobre a perda de calor do forno por radiação?</p><p>Não ocorre, pois, as taxas de transferência de calor por condução e convecção são iguais.</p><p>image5.png</p><p>image6.png</p><p>image7.png</p><p>image1.png</p><p>image2.jpeg</p><p>image3.png</p><p>image4.png</p>