Fenômenos Químicos e Físicos

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<p>Q1) O tubo liso com 100 mm de diâmetro transporta benzeno com uma velocidade média de 7,5 m/s. Se a queda de pressão de A para B é de 400 Pa, determine os componentes viscoso e turbulento da tensão de cisalhamento dentro do benzeno a mm da linha de centro do tubo. Use perfil de velocidade da lei da potência u = para determinar resultado. O escoamento é turbulento. Dados: Pbenzeno = = 0,75(10-6) Respostas: Tvisc = 0,0239 Pa B = 1,23 Pa 100 mm Q2) A água fornecida à bomba a uma pressão de 80 kPa e uma velocidade = Se a descarga tiver de ser 0,02 através do tubo com 50 mm de diâmetro, determine a potência que a bomba precisa fornecer para que a água suba 8 m. A perda de carga total é 0,75 m. Resposta: Wbomba = 2 m/s</p><p>Q3) Um fluxo térmico através de uma lâmina de madeira, com espessura de 50 mm, cujas temperaturas das superfícies interna e externa são 40°C e 20°C, respectivamente, foi determinado, sendo igual a 40 (a) Qual é a condutividade térmica da madeira? (b) Se esta lâmina de madeira tiver uma área de 6 qual é a taxa de transferência de calor por toda a lâmina? Respostas: (a) k = 0,10 W/m.K; (b) 240 W. Q4) Considere uma lâmpada incandescente de 150 W. D = 8 filamento da lâmpada tem 5cm de comprimento e diâmetro de Filamento 0,5 mm. O diâmetro do bulbo de vidro da lâmpada é de 8 cm. Determine o fluxo de calor em (a) na superfície do L=5 cm filamento, (b) na superfície do vidro da lâmpada, e (c) calcule quanto irá custar por ano para manter a luz acesa oito horas por dia, todos os dias, se o custo unitário da eletricidade é de US$ 0,08/kWh. Respostas: (a) 1,91x106 (b) 7500 (c) US$ 35,04/ano.</p><p>Q5) Um transistor com altura de 0,4 cm e 0,6 cm de diâmetro é Ar montado sobre uma placa de circuito. O transistor é resfriado com 55 °C ar fluindo sobre ele com coeficiente médio de transferência de calor de 30 Considerando que a temperatura do ar é de 55°C e o valor da temperatura da superfície do transistor não excede 70°C, determine a quantidade de energia que esse transistor pode dissipar de forma segura. Desconsidere qualquer Transistor de potência 0,6 cm transferência de calor da base do transistor. T, 70 °C Resposta: 0,047 W. 0,4 cm Q6) Considere uma pessoa com superfície exposta de 1,7 emissividade de 0,5 e temperatura superficial de 32°C. Determine a taxa de transferência de calor por radiação da pessoa em uma grande sala com paredes com temperatura de (a) 300K e (b) 280K. Respostas: (a) 26,7W; (b) 121 W.</p><p>Q7) Considere uma pessoa em pé em uma sala a 18°C. Determine a taxa total de transferência de calor dessa pessoa, considerando que a sua área de superfície exposta e a temperatura da pele são de 1,7 e 32°C, respectivamente, e coeficiente de transferência de calor por convecção é de 5 Considere a emissividade da pele e das roupas igual a 0,9 e assuma que a temperatura da superfície interior da sala é a mesma do ar. Resposta: 248 W. Q8) A base, com 5 mm de espessura, de uma panela com diâmetro de 200 mm pode ser feita com ferro fundido (k = 80,2 W/m.K) ou cobre W/m.K). Quando usada para ferver água, a da base exposta à água encontra-se a 110°C. Determine a temperatura da superfície voltada para fogão para cada um dos dois materiais. Respostas: T1 = 111,19°C (ferro fundido) e T1 = 110,25 °C (cobre) e =5mm Ferro D 200 mm (k = 80,2 W/m.K) Ou Cobre q=600 W (k = 390 W/m.K)</p><p>Q9) Condução unidimensional, em regime permanente, com geração de energia interna uniforme ocorre em uma parede plana com espessura de 50 mm e uma condutividade térmica constante igual a 5 W/m.K. Nessas condições, a distribuição de temperatura tem a forma T(x) = a + bx + cx2. A superfície em x = o está a uma temperatura T(0) = To = 120 °C. Nessa superfície, há convecção com um fluido a Too = 20°C com h = 500 A superfície em é isolada termicamente. (a) Utilizando um balanço de energia global na parede, calcule a taxa de geração de calor interna de energia. (b) Determine os coeficientes a, b e aplicando as condições de contorno na distribuição de temperaturas especificada e escreva perfil de temperaturas. Respostas: (a) 1x106 (b) a= 120; b= 1x104; = k=5 W/m-K, 120°C Isolamento térmico Fluido h = 500 T L = 50 mm Q10) Um tubo por onde passa vapor de água possui as seguintes dimensões: comprimento, L = 20 m; raio interno, = 6 cm; raio externo, = 8 cm; e condutividade térmica, k = 20 A temperatura média da superfície interna e externa, T1 = 150°C e T2 = 60°C, são mantidas constantes. Obtenha a distribuição de temperatura da parede do tubo e determine a perda de calor do vapor por meio da parede do tubo. Respostas: T(x) = T2</p><p>Q11) O vidro traseiro (k = 1,4 W/m.K) de um automóvel é desembaçado pela passagem de ar quente sobre sua superfície interna. Se ar quente está a e coeficiente de convecção correspondente é hi = 30 quais as temperaturas das superfícies interna e externa de uma janela de vidro de 4 mm de espessura se a temperatura do ar ambiente é Too,e = - 10°C e coeficiente de convecção associado é he=65 Respostas: = 7,7°C; Glass Ts.o Ts. Ts,i q" 1/ho L/k ho = 65 K q" = L = 0.004m hi = 30 . K Q12) Considere um fio com 3 mm de diâmetro e 5 m de comprimento com isolante de plástico, espessura de 2 mm e condutividade térmica, k = 0,15 W/m.°C. Medições elétricas indicam que passa uma corrente de 10A pelo fio e a queda de tensão ao logo do fio é de 0,8 V. O isolamento de plástico fica exposto ao ar com Too = 30°C e coeficiente de transferência de calor, h = 12 Determine a temperatura na de contato entre fio e isolante, assumindo operação em regime permanente. Respostas: T=37,5°C k T1 T2 4</p>