Atividade 4 gabarito

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UNICESUMAR - CENTRO UNIVERSITÁRIO CESUMAR
PRÉ-VISUALIZAÇÃO DE QUESTÕES
QUESTÃO 01 | Objetiva Código: 99059
A força motriz da transferência de calor é o gradiente de temperatura entre um meio ou entre meios diferentes,
transferindo calor do meio de maior temperatura para o de menor temperatura. O processo de transporte de calor pode
ocorrer de três modos distintos: (i) em um meio estacionário; (ii) entre um sólido e um meio em movimento e (iii) a
transferência calor ocorre por meio ondas eletromagnéticas. Tais modos se referem respectivamente a:
Resposta esperada:
O processo de transporte de calor se desenvolve de três modos distintos. Quando o gradiente de temperatura se dá
em um meio estacionário, como em um sólido ou em um fluido, ocorre o fenômeno da condução. Por outro lado,
quando a transferência de calor se desenvolve entre uma superfície e um meio em movimento, há o fenômeno da
convecção. A terceira forma de transporte de calor é denominada radiação térmica, e ocorre quando uma superfície
emite energia na forma de ondas eletromagnéticas.
A (i) difusão, (ii) condução, (iii) convecção.
B (i) condução, (ii) difusão, (iii) convecção.
C (i) radiação, (ii) convecção, (iii) condução.
D (i) condução, (ii) convecção, (iii) radiação.
E (i) condução, (ii) difusão, (iii) radiação.
QUESTÃO 02 | Objetiva Código: 99060
A lei de Fourier é fenomenológica, ou seja, em vez de ter sido criada a partir de princípios fundamentais, ela foi
desenvolvida a partir de fenômenos observados. Considerando o experimento de condução de calor em regime
estacionário em um bastão (figura abaixo), bem como seu conhecimento sobre a lei de Fourier, identifique a
alternativa incorreta:
Resposta esperada:
O sinal negativa da lei de Fourier é necessário porque o calor é sempre transferido no sentido da diminuição da
temperatura. Não, necessariamente, nos diz que um dos eixos possui temperatura negativa.
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PRÉ-VISUALIZAÇÃO DE QUESTÕES
A A transferência de calor qx é diretamente proporcional à área de seção transversal do bastão.
B A transferência de calor qx é diretamente proporcional à variação de temperatura entre os eixos do bastão.
C A transferência de calor qx é inversamente proporcional ao comprimento do bastão.
D A transferência de calor qx depende de um coeficiente que é uma medida do comportamento do material,chamada de condutividade térmica.
E O sinal negativo na lei de Fourier é necessário porque o calor é sempre transferido de um meio detemperatura positiva para um de temperatura negativa.
QUESTÃO 03 | Objetiva Código: 99061
Sobre os conceitos de condutividade térmica e equação da difusão de calor, analise os itens a seguir:
I – Para um dado gradiente de temperatura, o fluxo de calor é diretamente proporcional à condutividade térmica.
Assim, quanto menor for a condutividade térmica de um material, mais eficiente será sua atuação como isolante
térmico.
II – A lei de Fourier é aplicável apenas quando se deseja determinar a variação da temperatura entre um ponto inicial e
final, não sendo possível calcular o fluxo de calor em pontos intermediários do meio ou de uma superfície. 
III – A equação da Difusão de Calor, também conhecida como “Equação do Calor”, nos permite encontrar a distribuição
da temperatura nas três dimensões (x, y, z) em função do tempo.
IV – A energia interna térmica de um volume de controle pode variar, sendo que essa depende da massa e calor
específico do meio.
V – Se na condução de calor o regime for transiente, significa que, para resolver as equações diferenciais, é possível
desprezar a variação do fluxo em relação ao tempo.
Estão incorretas as alternativas:
Resposta esperada:
I – VERDADEIRO.
II – FALSO. É possível calcular o fluxo de calor por condução em qualquer ponto do meio ou mesmo na sua superfície
por meio da lei de Fourier.
III – VERDADEIRO.
IV – VERDADEIRO.
V – FALSO. Em regime transiente, o processo de condução térmica varia em relação ao tempo. Dessa forma, devemos
considerá-lo.
 
A I e II, apenas.
B II e III, apenas.
C I, II, III e IV, apenas.
D II e V, apenas.
E II, III e V, apenas.
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PRÉ-VISUALIZAÇÃO DE QUESTÕES
QUESTÃO 04 | Objetiva Código: 99070
Sobre os conceitos de condução de calor em parede plana, analise os itens a seguir:
I – A condução de calor unidimensional, operando em regime estacionário e sem variação interna de calor através de
uma parede plana, varia linearmente com a direção do eixo x e y.
II – Quando dois fluidos com temperaturas diferentes estão separados por uma parede plana, a transferência de calor
total engloba a convecção do fluido quente para a superfície da parede plana, o calor que é transferido através da
parede plana por condução e, por fim, a transferência de calor por convecção da parede plana para o fluido frio.
III – O coeficiente global de transferência de calor (U), determinado pela “Lei de Resfriamento de Newton”, relaciona a
somatória das resistências térmicas, as áreas das superfícies e a variação de temperatura.
Está correto o que se diz em:
Resposta esperada:
I – FALSO. A condução de calor, por ser unidimensional, varia somente em relação a “x”.
II – VERDADEIRO.
III – VERDADEIRO.
A I e II, apenas.
B II e III, apenas.
C I e III, apenas.
D I, apenas.
E II, apenas.
QUESTÃO 05 | Objetiva Código: 99074
Os sistemas radiais consistem em sistemas com coordenadas cilíndricas e esféricas, sendo que os casos de gradientes
de temperaturas acontecem ou são apenas considerados na direção radial, isto é, se deslocando de um ponto central
do eixo para o lado exterior. Segundo a lei de Fourier, a taxa de transferência de calor em superfícies
cilíndricas em um sólido é constante na direção radial e é função de:
Resposta esperada:
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PRÉ-VISUALIZAÇÃO DE QUESTÕES
A Apenas da condutividade térmica do material.
B Da condutividade térmica do material e da área normal à direção da transferência de calor.
C Resistência térmica convectiva e da área de seção transversal.
D Da condutividade térmica do material e da área de seção transversal.
E Resistência térmica convectiva e da área normal à direção da transferência de calor.
QUESTÃO 06 | Objetiva Código: 99078
A convecção pode ser definida como a transferência de energia entre uma superfície e um fluido em movimento sobre
essa superfície. Sobre os conceitos de transferência de calor por convecção, julgue os itens a seguir:
 
I – O fluxo térmico local (q”) está em função da variação de temperatura entre a superfície e o meio, bem como do
coeficiente local de transferência de calor por convecção (h). Como as condições variam ao longo da superfície plana,
faz-se necessário calcular um h local para cada ponto analisado.
II – Quando um fluido escoa sobre uma placa plana, há a formação de uma camada limite fluidodinâmica, fazendo com
que o fluido passe a ter um gradiente de velocidades ao longo da seção vertical. De maneira análoga, se houver uma
diferença de temperatura entre o fluido e a superfície plana, haverá, também, a formação de uma camada limite
térmica, levando ao desenvolvimento de gradientes de temperatura no fluido até atingir a temperatura da corrente
livre.
III – Em problemas de convecção, é importante saber se a camada limite é laminar ou turbulenta. O movimento do
fluido em uma camada limite turbulenta, por exemplo, favorece as taxas de transferência por convecção.
IV – Na prática, os escoamentos de fluidos em escala industrial são normalmente laminares.Contudo, é possível induzir
a turbulência em escoamentos laminares a fim de aumentar as taxas de transferência de calor.
V – Em situações em que não há uma força motriz externa originando a transferência de calor por convecção, dizemos
que está ocorrendo o fenômeno de convecção natural ou livre, que é o movimento de um fluido causado por forças
resultantes da combinação de uma diferença de densidade no fluido e de uma força de corpo proporcional à densidade.
Estão incorretas as alternativas:
Resposta esperada:
I – FALSO. É possível utilizar um coeficiente médio de transferência de calor por convecção (h) a fim de calcular a taxa
de transferência de calor ao longo de toda a superfície.
II – VERDADEIRO.
III – VERDADEIRO.
IV – FALSO. Na prática, os escoamentos de fluidos em escala industrial são normalmente turbulentos.
V – VERDADEIRO.
 
A I e II, apenas.
B II e IV, apenas.
C I e IV, apenas.
D III e V, apenas.
E IV e V, apenas.
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PRÉ-VISUALIZAÇÃO DE QUESTÕES
QUESTÃO 07 | Objetiva Código: 99079
Trocadores de calor são equipamentos que realizam a operação de troca térmica entre dois fluidos que estão
separados por uma parede, na maioria dos casos, metálica. Os trocadores de calor podem ser classificados de várias
maneiras. Em relação ao tipo de serviço que realizam dentro de um processo, identifique a alternativa
incorreta:
 
Resposta esperada:
Evaporadores são utilizados para a evaporação de água ou outro solvente a fim de concentrar uma solução.
(Professor explicou nas aulas conceituais)
 
A Trocadores/recuperadores recuperam calor entre duas correntes de processo.
B Condensadores são trocadores de calor que removem calor latente de um vapor.
C Resfriadores são trocadores utilizados para resfriar uma corrente do processo.
D Aquecedores são trocadores de calor utilizados para aquecer uma corrente de processo.
E Evaporadores são equipamentos que fornecem energia na forma de vapor para colunas de destilação.
QUESTÃO 08 | Objetiva Código: 99080
Sobre os trocadores tubulares, analise as afirmativas a seguir:
 
I – São usados para aplicações de transferência de calor entre dois fluidos, que podem ser líquidos ou gases.
II – Os trocadores de calor do tipo “Tubo Duplo” são considerados para aplicações que demandam pequena capacidade
de troca térmica e podem ser operados com os fluidos escoando na mesma direção (paralelo) ou em direção opostas
(contracorrente).
III – São eficientes em aplicações com fluidos a temperaturas e/ou pressões bastante elevadas.
IV - Suas principais configurações são do tipo "Carcaça e tubo" e "Tubos concêntricos ou Tubo duplo".
Estão corretas as alternativas:
Resposta esperada:
Todas as afirmativas estão corretas.
A I e II, apenas.
B I, II e III, apenas.
C II e III, apenas.
D III e IV, apenas.
E I, II, III e IV.
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PRÉ-VISUALIZAÇÃO DE QUESTÕES
QUESTÃO 09 | Objetiva Código: 99081
Trocador de calor tipo “Placa” consiste em um suporte onde placas independentes de metal, sustentadas por barras,
são presas por compressão. Entre as placas adjacentes formam-se os canais por onde os fluidos escoam, sendo que a
transferência de calor se dá através de cada placa, de um lado tem-se o fluido frio e do outro, o quente. Um esquema
do funcionamento do trocador de calor tipo placa é mostrado abaixo:
Sobre este tipo de trocador de calor, analise as afirmativas a seguir:
 
I – Esses equipamentos suportam pressão tão altas quanto às que suportam os trocadores tubulares.
II – São normalmente construídos com placas lisas ou com alguma forma de ondulação ou rugosidade.
III – Possuem a vantagem de poder aumentar a área de troca térmica adicionando novas placas no equipamento.
IV – Nesse tipo de equipamento é impossível causar turbulência aos fluidos em escoamento.
Estão corretas as alternativas:
Resposta esperada:
I – FALSO. Estes equipamentos não suportam pressão altas.
II – VERDADEIRO.
III – VERDADEIRO.
IV – FALSO. As placas geralmente são feitas por prensagem e apresentam superfície com rugosidade, as quais
fornecem maior resistência à placa e causam maior turbulência aos fluidos em escoamento.
 
A I e II, apenas.
B II e III, apenas.
C III e IV, apenas.
D I e III, apenas.
E II e IV, apenas.
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PRÉ-VISUALIZAÇÃO DE QUESTÕES
QUESTÃO 10 | Objetiva Código: 99099
Em um processo de produção de cerveja artesanal há um trocador de calor de placas, responsável por resfriar o mosto
para a etapa de fermentação. Neste processo, são conhecidas a resistência total de troca de térmica (0,72 K/W) desse
trocador, dado pela especificação térmica do equipamento. A área de troca térmica mensurada foi de 2 m². O
engenheiro responsável sabe que, ao se calcular o coeficiente global de troca de calor (U) com o equipamento antes do
uso e ao longo do uso, é possível averiguar se há o depósito de sujidades que reduzem a eficiência da troca térmica.
Calcule o valor aproximado do coeficiente de troca de calor para as condições dadas.
Resposta esperada:
A U = 0,7 W/m²K.
B U = 0,8 W/m²K
C U = 0,9 W/m²K
D U = 1,0 W/m²K
E U = 1,1 W/m²K