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1. Unidades de pressão são definidas como: 1 atm (atmosfera) = 760 mmHg = 101.230 Pa = 101,23 KPa = 10.330 Kgf/m2 = 1,033 Kgf/cm2 2. Uma coroa contém 579 g de ouro (densidade 19,3 g/cm3), 90 g de cobre (densidade 9,0 g/cm3), 105 g de prata (densidade 10,5 g/cm5). Se o volume final dessa coroa corresponder à soma dos volumes de seus três componentes, a densidade dela, em g/cm3, será: 15,5 3. Um manômetro instalado no reservatório (fechado) de um compressor de ar indica uma pressão de 827 kPa num dia em que a leitura barométrica é 750 mmHg. Portanto, determine a pressão absoluta do tanque. Conversão da pressão de mmHg para kPa: 750/760 atm x 100 kPa / 1 atm = 98,7 kPa. Pressão absoluta = Pressão manométrica + Pressão barométrica = 827 kPa + 98,7 kPa = 926 kPa. 4. Um fluido a 30ºC e coeficiente de troca de calor por Convecção Igual a 35 W /m². K molha a superfície de uma placa d e alumínio, de 15 cm de espessura e 0,080 m2 de área transversal. Sabendo-se que a temperatura da face direita do conjunto vale 135ºC, determine o calor trocado pelo sistema e a temperatura máxima da placa. Dado: kAl = 237 W /m.oC T = 137 ,31ºC e 294W 5. Duas placas são lubrificadas e sobrepostas. Considerando que o líquido lubrificante as mantém afastadas de 0,2 mm, e que uma força por unidade de área de 0,5 kgf/m2 aplicada em uma das placas imprime uma velocidade constante de 10 m/s, determine a viscosidade dinâmica do lubrificante. Dado: 1 kgf = 9,8 N. 9,8 . 10-5 N.s/m2 6. A viscosidade absoluta, também conhecida como viscosidade dinâmica, é uma propriedade física característica de um dado fluido. Analisando-se a influência da temperatura sobre a viscosidade absoluta de líquidos e gases, observa-se que: Viscosidade de líquidos decresce e a de gases aumenta com o aumento da temperatura 7. Princípio de Arquimedes, conceito fundamental no estudo da hidrostática, pode ser enunciado da seguinte forma: "Um corpo total ou parcialmente imerso em um fluido recebe desse fluido um empuxo igual e contrário ao peso da porção do fluido deslocado e aplicado no centro de gravidade do mesmo". Com base nesse princípio, se um cubo de gelo flutua sobre água gelada num copo, estando a temperatura dessa água próxima a 0ºC, o gelo derrete sem que haja mudança apreciável de temperatura. Nesse contexto, analise as afirmações a seguir. I : Se o cubo de gelo for uniforme, o nível da água no copo não se altera. II : Se o cubo de gelo estiver com um volume de ar aprisionado, o nível de água no copo desce. III : Se o cubo de gelo possuir uma pequena massa de ferro em seu interior, o nível de água no copo sobe. Está correto o que se afirma em: I e II, apenas 8. Um duto circular, com raio de 15 cm, é usado para renovar o ar em uma sala, com dimensões 10 m × 5,0 m × 3,5 m, a cada 15 minutos. Qual deverá ser a velocidade média do fluxo de ar através do duto para que a renovação de ar ocorra conforme desejado? 2,75 m/s 9. Ar escoa num tubo convergente. A área da maior seção (1) do tubo é 20 cm² e a da menor (2) é 10 cm² . A massa específica na seção 1 é 1,2 kg/m³ , enquanto na seção 2 é 0,9 kg/m³ . Sendo a velocidade na seção 1 de 10 m/s , determine as vazões em massa, em volume, em peso e a velocidade média na seção 2. a) 2x10-2m3/s b) 2,4x10-2hg/s c) 0,24N/s 10. Considere as três situações seguintes: I - Circulação de ar numa geladeira. II - Aquecimento de uma barra de ferro. III - Bronzeamento da pele num "Banho de Sol". Associe, nesta mesma ordem, o principal tipo de transferência de calor que ocorre em cada uma: Convecção, condução, irradiação 11. Uma placa infinita move-se sobre uma Segunda placa, havendo entre elas uma camada de líquido, como mostrado na figura. Para uma pequena largura da camada d, supomos uma distribuição linear de velocidade no líquido. A viscosidade do líquido é de 0,65 centipoise A densidade relativa é igual a 0,88 Determinar: (a) A viscosidade absoluta em Pa s e em (kg/ms) (b) A viscosidade cinemática do líquido (c) A tensão de cisalhamento na placa superior (Pa) (d) A tensão de cisalhamento na placa inferior em (Pa) (e) Indique o sentido de cada tensão de cisalhamento calculado em c e d. µ=6,5x10*-4 Kg/ms; v = 7,39x10*-3 m2/s; Ƭxy=0,65Pa 12. Qual o valor de 340 mm Hg em psi? 6,6 psi 13. Assinale a alternativa que expressa CORRETAMENTE as unidades do S.I. (Sistema Internacional de Unidades) para medir as grandezas comprimento, massa e tempo, respectivamente. Metro (m), quilograma (kg) e segundo (s). 14. A tensão de cisalhamento é definida como: Quociente entre a força aplicada e a área na qual ela está sendo aplicada. 15. A viscosidade absoluta, também conhecida como viscosidade dinâmica, é uma propriedade física característica de um dado fluido. Analisando-se a influência da temperatura sobre a viscosidade absoluta de líquidos e gases, observa-se que a(s) viscosidade de líquidos decresce e a de gases aumenta com o aumento da temperatura. 16. Em um experimento envolvendo o conceito de pressão, um grupo de estudantes trabalhava com uma margem de 3 atm. Podemos afirmar que a mesma margem de pressão, em unidades de mmhg, é igual a: 2280 17. A massa específica é a massa de fluído definida como: ρ = massa/ Volume 18. 192 litros de água são colocados em um reservatório cujo interior tem a forma de um cubo com uma das faces na horizontal, o nível da água sobe 30 cm. Qual é a capacidade desse reservatório? 512 litros 19. Calcular a massa específica do propano(C3H8), no sistema internacional de unidades, a 20ºC e 1 atm de pressão? Dados: Massa Atômica do Carbono 12u, massa atômica do hidrogênio 1u e R=0.082atm.L/mol.K. 1,83 20. Considerando as dimensões L, M e T, respectivamente, de comprimento, massa e tempo, a dimensão de força é: [MLT^-2] 21. Um líquido bastante viscoso apresenta a tensão de cisalhamento de 11 kgf/m2 e o gradiente de velocidade igual a 2900 s-1. Considere a distribuição de velocidade linear. Calcule a viscosidade absoluta desse líquido em kgf.s/m2. 3,79x10-3 22. Um gás, durante uma transformação isotérmica, tem seu volume aumentado 3 vezes quando sua pressão final é de 6 atm. Qual deverá ser o valor de sua pressão inicial 2 Atm 23. Uma prancha de isopor, de densidade 0,20 g/cm3, tem 10 cm de espessura. Um menino de massa 50 kg equilibra-se de pé sobre a prancha colocada numa piscina, de tal modo que a superfície superior da prancha fique aflorando à linha d’água. Adotando densidade da água = 1,0 g/cm3 e g = 10 m/s2, a área da base da prancha é, em metros quadrados, de aproximadamente: 0,6 24. Para identificar três líquidos de densidades 0,8, 1,0 e 1,2 o analista dispõe de uma pequena bola de densidade 1,0. Conforme as posições das bolas apresentadas no desenho a seguir, podemos afirmar que: os líquidos contidos nas provetas 1, 2 e 3 apresentam densidades 0,8, 1,0 e 1,2. 25. Certo propriedade física ocorre a partir das forças de coesão entre partículas vizinhas em um fluido. Tal propriedade é capaz de modificar o comportamento da superfície de um fluido, gerando uma espécie de membrana elástica nessa superfície. Este efeito é o grande responsável pelo caminhar de insetos sobre a superfície da água, por exemplo, assim como a causa pela qual a poeira fina não afunde sobre líquidos, além da imiscibilidade entre líquidos polares e apolares (como a água e o óleo). De que fenômeno estamos falando? Tensão superficial. 26. A viscosidade é uma das propriedades dos fluidos que interferem na velocidade de escoamento dos mesmos. Dessa forma, um material com alta viscosidade (por exemplo, mel) possui mais dificuldade para escoar do que um material como a água, combaixa viscosidade. Do ponto de vista microscópico, a que se deve essa propriedade quando atuante nos líquidos? Às forças de atrito entre as partículas do material. 27. Sabe- se que as esteiras rolantes são superfícies móveis que transportam pessoas e objetos e são muito utilizadas em indústrias, escadas rolantes e aeroportos. Especificamente em linhas de produção, são amplamente aplicadas no transporte de todo tipo de material para facilitar o trabalho de operários e economizar tempo, garantindo assim rapidez e menos defeitos por carregamento indevido. Considere a seguinte situação, onde tem se uma linha de produção com esteiras que transportam blocos cúbicos homogêneos de alumínio, de 2m de aresta. Sendo a densidade do alumínio 2.7x 103 Kg/m3, podemos afirmar que a pressão exercida pelo cubo sobre a esteira rolante, em N/m2 é de: 5.4x104 N/m2 28. Empuxo: Um corpo que está imerso num flluido ou flutuando na superfície livre de um líquido está submetido a uma força resultante divida à distribuição de pressões ao redor do corpo, chamada de: Força de Empuxo 29. Um fluido tem massa específica (rô) = 80 utm/m³. Qual é o seu peso específico e o peso específico relativo? 0,8 g/ cm3 30. Certa quantidade de água (tom mais escuro) é colocada em um tubo em forma de U, aberto nas extremidades. Em um dos ramos do tubo, adiciona-se um líquido (tom mais claro) de densidade maior que a da água e ambos não se misturam. Assinale a alternativa que representa corretamente a posição dos líquidos no tubo após o equilíbrio. 31. O Barômetro de Mercúrio é um instrumento que mede a: pressão atmosférica local. 32. Para lubrificar uma engrenagem, misturam-se massas iguais de dois óleos miscíveis de densidades d1 = 0,60g/cm3 e d2 = 0,7 g/cm3. A densidade do óleo lubrificante resultante da mistura é, aproximadamente, em g/cm3: 0,65 33. Um fluido é uma substância que se deforma continuamente sob a aplicação de uma tensão de cisalhamento e baseando-se nisto, eles podem ser classificados como newtonianos ou não newtonianos. Em relação aos fluidos newtonianos é verdadeiro afirmar: A relação entre a tensão de cisalhamento e a taxa de deformação é diretamente proporcional. 34. O número de Reynolds depende das seguintes grandezas: velocidade de escoamento, o diâmetro interno do duto a massa específica e a viscosidade dinâmica do fluido. 35. O Princípio de Arquimedes, conceito fundamental no estudo da hidrostática, pode ser enunciado da seguinte forma: "Um corpo total ou parciamente imerso em um fluido recebe desse fluido um empuxo igual e contrário ao peso da porção do fluido deslocado e aplicado no centro de gravidade do mesmo". Com base nesse princípio, se um cubo de gelo flutua sobre água gelada num copo, estando a temperatura dessa água próxima a 0ºC, o gelo derrete sem que haja mudança apreciável de temperatura. Nesse contexto, analise as afirmações a seguir. I : Se o cubo de gelo for uniforme, o nível da água no copo não se altera. II : Se o cubo de gelo estiver com um volume de ar aprisionado, o nível de água no copo desce. III : Se o cubo de gelo possuir uma pequena massa de ferro em seu interior, o nível de água no copo sobe. Está correto o que se afirma em: I e II, apenas 36. O teorema de Stevin também é conhecido por teorema fundamental da hidrostática. De acordo com esta afirmação julgue os itens a seguir: I Sua definição é de grande importância para a determinação da pressão atuante em qualquer ponto de uma coluna de líquido. II O teorema diz que ¿A diferença de pressão entre dois pontos de um fluido em repouso é igual ao produto do peso específico do fluido pela diferença de cota entre os dois pontos avaliados¿. III Matematicamente o teorema é representado pela equação: p=ρg∆h, onde p é a pressão (Pa), ρ é massa específica em kg.m-3, g é aceleração da gravidade (m.s-2) e Δh é a variação de altura (m). IV Na determinação da pressão em qualquer ponto nos manômetros de tubos utiliza-se o teorema de Stevin; V O Teorema de Stevin também é conhecido como equação da continuidade. De acordo com os itens acima assinale a alternativa correta: e) As alternativas I, II, III, IV são verdadeiras. 37. A razão entre as forças que atuam nas duas áreas circulares dos êmbolos de uma prensa hidráulica é de 100. Qual a razão entre os respectivos raios dessas secções? 10 38. Considerando a Equação Fundamental da Hidrostática ¿ Lei de Stevin, em qual(is) das situações a seguir se aplica essa lei? (i) Vasos comunicantes. (ii) Equilíbrio de dois líquidos de densidades diferentes. (iii) Pressão contra o fundo do recipiente. nas três situações. 39. Qual é o propósito de ter torres de água cilíndricas acima de terra ou tanques de água no topo de edifícios? Para aumentar a altura da coluna de água, aumentando assim a pressão de água em casas e apartamentos. 40. Num motor, um eixo de 112 mm de raio gira internamente a uma bucha engastada de 120 mm de raio interno. Qual é a viscosidade do fluido lubrificante se é necessário um torque de 36 kgf.cm para manter uma velocidade angular de 180 rpm. Eixo e bucha possuem ambos 430 mm de comprimento. 3,75.10-2 kgf.s/m2. 41. Um avião supersônico atinge a velocidade máxima de 3000 km/h. Um modelo reduzido deste avião alcança a velocidade de 200 km/h. Qual a relação de comprimentos entre o avião real e o modelo? compr. real / compr. mod = 3,9 42. A equação dimensional da viscosidade cinemática [ν] é L^2 M^0 T^-1 43. Um navio petroleiro foi projetado para operar com dois motores a diesel, que juntos possuem a potência de 8000 cv. Deseja-se construir um modelo reduzido com uma potência de 10 cv. Qual a relação entre as velocidades máximas alcançadas pela embarcação real e pelo modelo? vr/vm = 2,6 44. Julgue cada um dos itens abaixo em verdadeiro ou falso : ( ) O manômetro de Bourdon é um medidor de pressão absoluta. ( ) O princípio de Arquimedes está relacionado com a força de um fluido num corpo nele submerso. ( )O teorema de Pascal trata da distribuição da pressão num fluido confinado. ( ) Na escala de pressão absoluta não há valores negativos. ( ) A viscosidade do fluido está relacionada com a sua resistência ao movimento. ( ) Pressão é um tipo de tensão já que é a relação de força normal à superfície por unidade de área. A sequencia correta de cima para baixo é: F V V V V V 45. Num dia quente você estaciona o carro num trecho descoberto e sob um sol causticante. Sai e fecha todos os vidros. Quando volta, nota que "o carro parece um forno". Esse fato se dá porque: o vidro é transparente à luz solar e opaco ao calor; 46. Um tubo de 10 cm de raio conduz óleo com velocidade de 20 cm/s . A densidade do óleo é 800 kg/m³ e sua viscosidade é 0,2 Pa.s . Calcule o número de Reynolds. Re=160 47. Considere as seguintes afirmações: I. A pressão de vapor é a pressão na qual um líquido vaporiza em uma determinada temperatura sendo uma propriedade intrínseca do fluido. II. O fenômeno da capilaridade observada nos tubos manométricos é devido ao efeito da tensão superficial dos fluidos. III. Ocorre o fenômeno da cavitação em um escoamento sempre que a pressão do fluido ficar acima da pressão de vapor do fluido. IV. Em um fluido não-newtoniano a tensão de cisalhamento é diretamente proporcional a taxa deformação do fluido. Quais as afirmações que estão corretas? somente I e II estão corretas 48. Uma parede de tijolos e uma janela de vidro de espessura 180mm e 2,5mm, respectivamente, têm suas faces sujeitas à mesma diferença de temperatura. Sendo as condutibilidades térmicas do tijolo e do vidro iguais a 0,12 e 1,00 unidades SI, respectivamente, então a razão entre o fluxode calor conduzido por unidade de superfície pelo vidro e pelo tijolo é: 600 49. Uma taxa de calor de 3 kW é conduzida através de um material isolante com área de seção reta de 10m2 e espessura de 2,5cm. Se a temperatura da superfície interna (quente) é de 415oC e a condutividade térmica do material é de 0,2 W/mK, qual a temperatura da superfície externa? 651 K 50. Um isolante térmico deve ser especificado para uma determinada tubulação. O fluxo máximo de calor tolerado é de 2500 kcal.h-1, com uma diferença de temperatura entre a camada interna e a externa de 70oC. O material isolante disponível apresenta uma condutividade térmica de 0,036 kcal.h-1.m-1.oC-1. O raio interno do isolante térmico é 22 cm. O comprimento da tubulação é de 12 metros. Determine a espessura mínima do isolante que a tende as especificações dadas. 1,74 cm 51. A pressão sanguínea é normalmente medida por um manômetro de mercúrio e é dada como uma razão entre a máxima (sistólica) e a mínima (diastólica). Um ser humano normal teria uma razão de 120/70 e a pressão é dada em mmHg. Calcule essas pressões em KPa e informe se um pneu de um carro fosse inflado com a pressão sanguínea de 120 mmHg, esta pressão seria suficiente para seu funcionamento, considerando que os pneus em média requerem uma pressão em 30-35 psi. Obs: 1Pa = 1 N/m^2. Dados: γ_Hg= 133.368 N/m^3; 1 psi = 6,89 KPa. Escolha entre as alternativas abaixo suas respostas. 16 e 9,3 KPa e não daria para encher o pneu 52. ar escoa num tubo convergente. A área da maior seção (1) do tubo é 20 cm² e a da menor (2) é 10 cm² . A massa específica na seção 1 é 1,2 kg/m³ , enquanto na seção 2 é 0,9 kg/m³ . Sendo a velocidade na seção 1 de 10 m/s , determine as vazões em massa, em volume, em peso e a velocidade média na seção 2. a) 2x10-2m3/s b) 2,4x10-2hg/s c) 0,24N/s 53. As inversões térmicas ocorrem principalmente no inverno, época de noites mais longas e com baixa incidência de ventos. Podemos afirmar que essas condições climáticas favorecem a inversão por quê: Nos dias mais curtos o Sol não aquece tanto a Terra, logo o ar próximo ao solo fica mais frio e mais denso, não subindo. 54. Uma tubulação, formada por dois trechos, apresenta a vazão de 50 litros/s. A velocidade média é fixada em 101,86 cm/s (no primeiro trecho) e em 282,94 cm/s (no segundo trecho). Podemos afirmar que os diâmetros da tubulação são: 0,25 m e 0,15 m 55. Um chuveiro elétrico, ligado em média uma hora por dia, gasta R$ 12,60 de energia elétrica por mês (30 dias). Se a tarifa cobrada é de R$ 0,42 por quilowatt-hora, então a potência desse aparelho elétrico é: 1 kW 56. Quando aproximamos a mão e tocamos uma parede que ficou exposta ao sol em um dia de verão e sentimos calor estamos experimentando o mecanismo de transferência de calor por: Condução 57. Qual a vazão de água (em litros por segundo) circulando através de um tubo de 32 mm de diâmetro, considerando a velocidade da água como sendo 4 m/s? 3,2 l/s 58. A transferência de calor entre dois corpos ocorre quando entre esses dois corpos existe uma: Diferença de temperatura 59. Atualmente, os diversos meios de comunicação vêm alertando a população para o perigo que a Terra começou a enfrentar já há algum tempo: o chamado "efeito estufa!. Tal efeito é devido ao excesso de gás carbônico, presente na atmosfera, provocado pelos poluentes dos quais o homem é responsável direto. O aumento de temperatura provocado pelo fenômeno deve-se ao fato de que: a atmosfera é transparente á energia radiante e opaca para as ondas de calor; 60. Um determinado fluido escoa através de um tubo de 20 cm de diâmetro interno. O fluido se encontra a uma temperatura de 50°C. A temperatura da superfície interna do tubo pode ser determinada, e é de 25°C. Considerando um coeficiente de transferência de calor por convecção de 2000 W/m².K, calcule a taxa de transferência de calor por metro de comprimento linear de tubo. 31,4 kW 61. Um duto, de 5 cm de diâmetro interno, escoa um óleo de densidade igual a 900 kg/m3, numa taxa de 6 kg/s. O duto sofre uma redução no diâmetro para 3 cm, em determinado instante da tubulação. A velocidade na região de maior seção reta do duto e na menor seção reta do duto serão, respectivamente: 3,4 e 9,5 m/s 62. Em qual dos meios o calor se propaga por convecção: Água 63. O congelador é colocado na parte superior dos refrigeradores, pois o ar se resfria nas proximidades dele, aumenta a densidade e desce. O ar quente que está na parte de baixo, por ser menos denso, sobe e resfria-se nas proximidades do congelador. Nesse caso, o processo de transferência de energia na forma de calor recebe o nome de: convecção forçada 64. Calcular a velocidade máxima que um fluido pode escoar através de um duto de 30 cm de diâmetro quando ainda se encontra em regime laminar. Sabe-se que a viscosidade do fluído é 2.10-3 Pa.s e a massa específica é de 800 kg/m3. R: 0,02 m/s 65. Uma placa infinita move-se sobre uma Segunda placa, havendo entre elas uma camada de líquido, como mostrado na figura. Para uma pequena largura da camada d, supomos uma distribuição linear de velocidade no líquido. A viscosidade do líquido é de 0,65 centipoise A densidade relativa é igual a 0,88 Determinar: (a) A viscosidade absoluta em Pa s e em (kg/ms) (b) A viscosidade cinemática do líquido (c) A tensão de cisalhamento na placa superior (Pa) (d) A tensão de cisalhamento na placa inferior em (Pa) (e) Indique o sentido de cada tensão de cisalhamento calculado em c e d. µ=6,5x10*-4 Kg/ms; v = 7,39x10*-3 m2/s; Ƭxy=0,65Pa 66. Determine a velocidade crítica para (a) gasolina a 200C escoando em um tubo de 20mm e (b) para água a 200 escoando num tubo de 20mm. Obs. Para gasolina a 200C a massa específica é igual a 6,48x10-7 m2/s. (a) V=0,065m/s (b) V=0,1m/s. 67. Óleo escoa por um tubo horizontal de 15mm de diâmetro que descarrega na atmosfera com pressão de 88 kPa. A kpgre/mss3ã o μa=b0s,o2l4u t ak ga/ m15 sm. antes da saída é 135 kPa. Determine a vazão do óleo através do tubo. Propriedades: =876 R: 1,63x10-5 m3/s 68. Uma panela com água é aquecida num fogão. O calor começa a se propagar através das chamas que transmite calor através da parede do fundo da panela para a água que está em contato com essa parede. Depois o calor se propaga daí para o restante da água. Qual opção abaixo representa, em ordem, como o calor se transmitiu. condução e convecção 69. A tubulação de aço para a alimentação de uma usina hidrelétrica deve fornecer 1300 litros/s. Determinar o diâmetro da tubulação de modo que a velocidade da água não ultrapasse 2,6 cm/s. maior que 7,98 m 70. No interior do Mato Grosso, é comum a prática da pesca com as mãos. Considere um pescador mergulhando a 10 m de profundidade, em relação à superfície de um rio, para capturar alguns desses peixes, qual será a pressão a que ele estará submetido, considerando os seguintes dados: Patm = 105N/m2 (pressão atmosférica local); (µ) água = 103 kg/m3 e g = 10 m/s2. 2 .105 N/m2 71. Uma panela com água está sendo aquecida num fogão. O calor das chamas se transmite através da parede do fundo da panela para a água que está em contato com essa parede e daí para o restante da água. Na ordem desta descrição, o calor se transmitiu predominantemente por: condução e convecção 72. Uma sala apresenta as seguintes dimensões (comprimento, largura e altura, respectivamente): 10m x 5m x 3m. A espessura dos tijolos que compõem a sala é de 14 cm, e o material destes tijolos apresenta uma condutividade térmica igual a 0,54 kcal.h-1.m-1.oC-1. A área das janelas é desprezível. A temperatura interna da sala deve ser mantida a 17oC, enquanto quea temperatura externa pode chegar a 41oC em um dia de verão . Considere que a tarifa de consumo de energia elétrica é de R$0,32 por kW.h-1. Determine o gasto com energia elétrica para refrigerar a sala durante um ano. Considere um dia de 8 horas, um mês de 22 dias e que a eficiência de conversão é igual a 40%. R$ 16.270,85 73. Uma parede com 20 cm de espessura tem aplicado a parte interna 350 oC e na parte externa o ar está a 50 oC. A condutividade térmica do material da parede é igual a 0,5 w.m-1.K-1. O coeficiente de película para a situação considerada é igual a 5 w.m-2.K-1. A área da parede é 1,0 m2. Determine o fluxo de calor por condução. 750 watts 74. Uma sala apresenta as seguintes dimensões (comprimento, largura e altura, respectivamente): 10m x 5m x 3m. A espessura dos tijolos que compõem a sala é de 14 cm, e o material destes tijolos apresenta uma condutividade térmica igual a 0,54 kcal.h-1.m-1.oC-1. A área das janelas é desprezível. A temperatura interna da sala deve ser mantida a 17oC, enquanto que a temperatura externa pode chegar a 41oC em um dia de verão . Determine o calor que deve ser retirado da sala em kcal.h-1. 8.331,1 kcal.h-1 75. Para um corpo sólido hipotético, pode-se afirmar sobre a condutividade térmica e sobre a equação geral da transferência de calor por condução: A condutividade térmica dos materiais homogêneos e isotrópicos só varia com a temperatura. Já a equação geral trata do divergente do gradiente da temperatura, da geração de energia e da inércia térmica; 76. Um forno é constituído por duas paredes de aço com 2,0 mm de espessura intercaladas por uma parede (placa) de cobre com 3,0 mm de espessura. A condutividade térmica do aço utilizado é igual a 17 W.m-1.K-1 e a do cobre é igual a 372 W.m-1.K-1. A parede mais interna de aço está a 300oC e a região mais externa da outra placa de aço está a 80oC. Determine a temperatura na interface entre a placa de aço externa ao forno e a placa de cobre. 186,3oC 77. Em 1883, Osborne Reynolds demonstrou a existencia de diferentes tipos de escoamentos através de um experimento, que tinha como objetivo a visualização do padrão de escoamento de água através de um tubo de vidro, com o auxílio de um fluido colorido (corante). De acordo com seus resultados, Reynolds pode classificar os escoamentos de acordo com suas caracteristicas em: No regime turbulento o filete apresenta uma mistura transversal intensa, com dissipação rápida, são perceptíveis movimentos aleatórios no interior da massa fluida que provocam o deslocamento de moléculas entre as diferentes camadas do fluido. 78. No verão, é mais agradável usar roupas claras do que roupas escuras. Isso ocorre por que: uma roupa de cor branca reflete a radiação, enquanto uma de cor escura a absorve 79. Uma sala apresenta as seguintes dimensões (comprimento, largura e altura, respectivamente): 10m x 5m x 3m. A espessura dos tijolos que compõem a sala é de 14 cm, e o material destes tijolos apresenta uma condutividade térmica igual a 0,54 kcal.h-1.m-1.oC-1. A área das janelas é desprezível. A temperatura interna da sala deve ser mantida a 17oC, enquanto que a temperatura externa pode chegar a 41oC em um dia de verão . Considere que a tarifa de consumo de energia elétrica é de R$0,32 por kW.h-1. Determine o gasto com energia elétrica para refrigerar a sala durante um mês. Considere um dia de 8 horas, um mês de 22 dias e que a eficiência de conversão é igual a 100%. R$ 542,36 80. O filamento de uma lâmpada incandescente atinge a temperatura de 2600 K. A lâmpada é de 100 W. Qual a área de seu filamento? 0,39 cm2 81. Sobre o calor, analise as afirmativas. I - Calor é a energia transferida de um corpo para outro em virtude de uma diferença de temperatura entre eles. II - O calor se propaga no vácuo por condução. III - Um pedaço de carne assará mais rapidamente se o espeto for metálico. IV - As roupas escuras refletem a maior parte da radiação que nelas incide. V - Uma pessoa sente frio quando perde calor rapidamente para o meio ambiente. VI - As máquinas térmicas, operando em ciclos, transformam em trabalho todo calor a elas fornecido. Estão corretas as afirmativas I, III e V, apenas. 82. Um duto cilíndrico apresenta raio interno de 22 cm e raio externo de 25 cm. A condutividade térmica deste material é 0,14 kcal.h-1.m-1.oC-1. No interior do duto a temperatura é de 140oC e no exterior 50oC. Determine o fluxo de calor por unidade de comprimento em kcal.h-1. 619,31 kcal.h-1.m-1 83. Um forno é constituído por duas paredes de aço com 2,0 mm de espessura intercaladas por uma parede de cobre com 3,0 mm de espessura. A condutividade térmica do aço utilizado é igual a 17 W.m-1.K-1 e a do cobre é igual a 372 W.m-1.K-1. A parede mais interna de aço está a 300oC e a região mais externa da outra placa de aço está a 80oC. Determine a resistência térmica por unidade de área de uma parede do aço utilizado. 11,76 x 10-5 K.W.m-2 84. Quais das duas afirmações a seguir são corretas? I. A energia interna de um gás ideal depende só da pressão. II. Quando um gás passa de um estado 1 para outro estado 2, o calor trocado é o mesmo qualquer que seja o processo. III. Quando um gás passa de um estado 1 para outro estado 2, a variação da energia interna é a mesma qualquer que seja o processo. IV. Um gás submetido a um processo quase-estático não realiza trabalho. V. O calor específico de uma substância não depende do processo como ela é aquecida. VI. Quando um gás ideal recebe calor e não há variação de volume, a variação da energia interna é igual ao calor recebido. VII. Numa expansão isotérmica de um gás ideal o trabalho realizado é sempre menor do que o calor absorvido. III e VI. 85. Considere os três fenômenos a seguir: I - Aquecimento da águas de superfície de um lago, através dos raios solares. II - Movimento circulatório do ar dentro de uma geladeira em funcionamento. III - Aquecimento de uma haste metálica em contato com uma chama. Podemos afirmar que o principal tipo de transferência de calor que ocorre em cada um desses fenômenos, é respectivamente: a) I - condução, II - convecção, III - radiação b) I - condução, II - radiação, III - convecção c) I - convecção, II - condução, III - radiação d) I - radiação, II - convecção, III - condução e) I - radiação, II - condução, III – convecção d) I - radiação, II - convecção, III – condução 86. Dentre as situações a seguir qual delas não se aplica a irradiação de calor: Esta relacionado com a radiação nuclear; 87. Num carburador, a velocidade do ar na garganta do Venturi é 120m/s . O diâmetro da garganta é 25 mm. O tubo principal de admissão de gasolina tem um diâmetro de 1,15 mm e o reservatório de gasolina pode ser considerado aberto à atmosfera com seu nível constante. Supondo o ar como fluido ideal e incompressível e desprezando as perdas no tubo de gasolina, determinar a relação gasolina/ar (em massa) que será admitida no motor. Dados: (ρgas=720 kg/m³ ; ρar=1Kg/m³ ;g=10m/s²) . 0,0565 88. Um reservatório esférico com raio interno igual a 1,5metros, espessura de 0,5 cm e condutividade térmica igual a 40 kcal.h-1.m-1.oC-1 contém um fluido na temperatura de 220oC. Um isolante térmico com espessura de 3,81 cm e condutividade térmica igual a 0,04 kcal.h-1.m-1.oC-1 envolve o reservatório. A temperatura na face externa do isolante é de 45oC. Determine o fluxo de calor. 5.361,1 kcal/h 89. Atente para as afirmativas a seguir referentes ao processo de convecção. I ¿ Se colocarmos um fluido entre duas placas horizontais separadas por uma distância d, de mo-do que a placa inferior esteja a uma temperatura maior que a placa superior,rolos de convecção aparecerão no fluido por menor que seja a dife-rença de temperatura. II ¿ Se um vidro de perfume é aberto em um canto de uma sala e uma pessoa no canto oposto percebe o cheiro do perfume, po-demos dizer que o transporte das moléculas foi realizado por convecção do ar. III ¿ Transporte convectivo de matéria pode acon-tecer dentro de um sólido. Está correto o que se afirma em II, apenas 90. Um reservatório esférico com raio interno igual a 2,1 metros e raio externo igual a 2,2 metros contém um fluido a 140oC. A condutividade térmica do material do reservatório é igual a 43,2 kcal.h- 1.m-1.oC-1. A temperatura na face externa do reservatório é igual a 80oC. Determine o fluxo de calor em Btu.h-1. 5,97 x 106 Btu.h-1 91. Para resfriar um líquido, é comum colocar a vasilha que o contém dentro de um recipiente com gelo, conforme a figura. Para que o resfriamento seja mais rápido, é conveniente que a vasilha seja metálica, em vez de ser de vidro, porque o metal apresenta, em relação ao vidro, um maior valor de: condutividade térmica 92. Uma sala apresenta as seguintes dimensões (comprimento, largura e altura, respectivamente): 10m x 5m x 3m. A espessura dos tijolos que compõem a sala é de 14 cm, e o material destes tijolos apresenta uma condutividade térmica igual a 0,54 kcal.h-1.m-1.oC-1. A área das janelas é desprezível. A temperatura interna da sala deve ser mantida a 17oC, enquanto que a temperatura externa pode chegar a 41oC em um dia de verão . Considere que a tarifa de consumo de energia elétrica é de R$0,32 por kW.h-1. Determine o gasto com energia elétrica para refrigerar a sala durante um dia. Considere um dia de 8 horas e que a eficiência de conversão é igual a 100%. R$ 24,66 93. Um reservatório esférico com raio interno igual a 2,1 metros e raio externo igual a 2,2 metros contém um fluido a 140oC. A condutividade térmica do material do reservatório é igual a 43,2 kcal.h- 1.m-1.oC-1. A temperatura na face externa do reservatório é igual a 80oC. Determine o fluxo de calor em watts. 1,74 MW 94. Uma panela com água está sendo aquecida num fogão. O calor das chamas se transmite através da parede do fundo da panela para a água que está em contato com essa parede e daí para o restante da água. Na ordem desta descrição, o calor se transmitiu predominantemente por: condução e convecção 95. É hábito comum entre os brasileiros assar carnes envolvendo-as em papel-alumínio, para se obter um bom cozimento. O papel-alumínio possui um dos lados mais brilhante que o outro. Ao envolver a carne com o papel-alumínio, a maneira mais correta de fazê-lo é: Deixar a face mais brilhante do papel em contato direto com a carne, para que ele reflita as ondas eletromagnéticas na região do infravermelho de volta para a carne, elevando nela a energia interna e a temperatura. 96. A ductibilidade é uma propriedade: Dos sólidos 97. Observe a figura abaixo que mostra um medidor VENTURI , equipamento que mede vazão a partir da leitura de pressão : Considerando as perdas entre os pontos 1 e 2 despresíveis , julgue cada item abaixo: ( ) Os pontos 1 e 2 têm a mesma vazão. ( ) A velocidade V2 é , aproximadamente , 2,8 vezes maior que V1. ( ) A energia total do ponto 1 é igual à energia total do ponto 2. ( ) A partir da equação de Bernoulli, pode-se concluir que a pressão em 1 é maior que a pressão em 2. A alternativa que apresenta a seqüência correta de cima para baixo é: V V V V 98. 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 105W/m2, conforme ilustra a figura abaixo. A tabela a seguir apresenta os valores da condutividade térmica para alguns materiais de construção. A fim de se obter a temperatura interna desejada, qual deve ser o material selecionado, entre os apresentados na tabela acima, para a composição da parede externa? Concreto. 99. Qual deverá ser a velocidade do fluido que sairá através de uma extremidade de um tanque, destapado, através de uma abertura de 4 cm de diâmetro, que está a 20 m abaixo do nível da água no tanque? (Dado g = 10 m/s 2) 20m/s 100. Sabe-se que a temperatura do café se mantém razoavelmente constante no interior de uma garrafa térmica perfeitamente vedada. I - Qual o principal fator responsável por esse bom isolamento térmico? II - O que acontece com a temperatura do café se a garrafa térmica for agitada vigorosamente? I - A condução não ocorre no vácuo. II - Aumenta, pois há transformação de energia mecânica em térmica. Uma cafeteira está sendo aquecida num fogão. O calor das chamas se transmite através da parede do fundo da cafeteira para o café que está em contato com essa parede e daí para o restante do café. Na ordem desta descrição, o calor se transmitiu predominantemente por: condução e convecção 101. = 10000 N/m3 = 8950 N/m3 = 1240 N/m3), conectado à uma tubulação aberta à atmosfera. A leitura no manômetro é: 3524 Pa 102. Determine o calor perdido por uma pessoa, por unidade de tempo, supondo que a sua superfície exterior se encontra a 29ºC, sendo a emissividade de 0,95. A pessoa encontra-se numa sala cuja temperatura ambiente é 20ºC (T∞) sendo a área do seu corpo de 1,6 m2. O coeficiente de transferência de calor entre a superfície exterior da pessoa e o ar pode considerar-se igual a 6 W.m-2.K-1. OBS: despreze a troca de calor por condução. 168 W 103. Um prédio metálico recebe, no verão, uma brisa leve. Um fluxo de energia solar total de 450 W/m² incide sobre a parede externa. Destes, 100 W/m² são absorvidos pela parede, sendo o restante dissipado para o ambiente por convecção. O ar ambiente, a 27°C, escoa pela parede a uma velocidade tal que o coeficiente de transferência de calor é estimado em 50 W/m².K. Estime a temperatura da parede. 34°C 104. Analise a alternativa que apresente os modos de transferência de calor: condução, convecção e radiação. 105. Assinale a sequencia que indica as formas de propagação de calor: Calor emitido nas proximidades de uma fogueira; Formação dos ventos; Aquecimento de um cano por onde circula água quente; Aquecimento da água em uma panela colocada sore a chama de um fogão. convecção; convecção; condução e convecção. 106. As superfícies internas de um grande edifício são mantidas a 20°C, enquanto que a temperatura na superfície externa é de -20°C. As paredes medem 25cm de espessura, e foram construídas com tijolos de condutividade térmica de 0,6Kcal/h m °C. a) Calcular a perda de calor para cada metro quadrado de superfície por hora. b) Sabendo-se que a área total do edifício é de 1000m² e que o poder calorífico do carvão é de 5500 Kcal/Kg, determinar a quantidade de carvão a ser utilizada em um sistema de aquecimento durante um período de 10h. Supor o rendimento do sistema de aquecimento igual a 50%. a) q=96Kcal / h (p/ m² de área) e b) QT (carvão) = 349Kg. 107. Um tubo de Venturi pode ser usado como a entrada para um carburador de automóvel. Se o diâmetro do tubo de 2.0cm estreita para um diâmetro de 1,0cm, qual a queda de pressão na secção contraída por um fluxo de ar de 3,0cm/s no 2,0cm seção? (massa específica = 1,2 kg/m^3.) 81 Pa 108. A lei de Hooke é utilizada nos fenômenos de transporte para calcular: A deformação ou elasticidade. 109. Ar a 40°C escoa de maneira constante através do tubo conforme figura. Se P1 = 50 kPa (manométrica), P2 = 10 kPa (manométrica), D = 3d, Patm= 100 kPa, a velocidade média V2 = 30 m/s, e a temperatura do ar permanece quase constante, determine a velocidade média na seção 1. 2,44 m/s 110. Dois líquidos A e B, de massas 100g e 200g, respectivamente, são misturados entre si O resultado é a obtenção de uma mistura homogênea, com 400 cm3 de volume total. podemos afirmar que a densidade da mistura, em g/cm3, é igual a: 0,75 111. A transferência de calor é o transito de energia provocado por uma diferença de temperatura. Em relação à transferência de calor por condução é verdadeiro afirmar: É o modo de transferência de calor que é atribuído à atividade atômica e à atividade molecular, sendo que a energia se transfere das partículas mais energéticas para as de menor energia. 112. Calcule quantas vezes mais um mergulhador sofre de pressão a uma profundidade de 320 metros com relação ao nivel do mar. Considere g = 9,81 m/s2, p = 1.000 kg/m3 e Patm = 101.325 Pa. 32 vezes 113. A Equação Geral dos gases é definida pela fórmula: PV = nRT; onde n é o número de moles. 114. A força de empuxo é proporcional ao produto entre o peso específico do fluido e o volume de fluido deslocado. E é definido como: FE = γ V. 115. Analise as afirmações referentes à condução térmica: I - Para que um pedaço de carne cozinhe mais rapidamente, pode-se introduzir nele um espeto metálico. Isso se justifica pelo fato de o metal ser um bom condutor de calor. II - Os agasalhos de lã dificultam a perda de energia (na forma de calor) do corpo humano para o ambiente, devido ao fato de o ar aprisionado entre suas fibras ser um bom isolante térmico. III - Devido à condução térmica, uma barra de metal mantém-se a uma temperatura inferior à de uma barra de madeira colocada no mesmo ambiente. Podemos afirmar que: Apenas I e II estão corretas. 116. Um painel solar, sem cobertura, tem características seletivas de forma que a sua absortividade na temperatura do painel vale 0,4 e a absortividade solar vale 0,9. Em um determinado dia, no qual o ar ambiente está a 30 °C, a irradiação solar vale 900 W/m2 e o coeficiente de troca de calor por convecção vale 20 W/m2.K, determine a temperatura de equilíbrio da placa, sabendo-se que ela está isolada na sua superfície inferior. 57 ºC 117. Quando se aplica uma pressão a um fluido, esse sofre deformação, ou seja, o seu volume é modificado. Porém, quando se deixa de aplicar pressão neste fluido, este tende a se expandir, podendo ou não retornar ao seu estado inicial. A esta capacidade de retornar às condições iniciais denominamos: compressibilidade do fluido 118. Um corpo de massa 800g ocupa um volume de 200 cm3. podemos afirmar que a densidae desse corpo, em g/cm3, é igual a: 4 119. A um êmbolo de área igual a 20 cm2 é aplicada uma força de 100 N. Qual deve ser a força transmitida a um outro êmbolo de área igual a 10 cm2. 50, 0 N 120. Um tanque plástico de 6 kg com volume de 0,18 m5 está cheio com água líquida. Considerando que a densidade da água seja de 1000 kg/m3, determine o peso do sistema combinado. 1,86 x 102 kg 121. Uma parede de concreto e uma janela de vidro de espessura 180mm e 2,5mm, respectivamente, têm suas faces sujeitas à mesma diferença de temperatura. Sendo as condutibilidades térmicas do concreto e do vidro iguais a 0,12 e 1,00 unidades SI, respectivamente, então a razão entre o fluxo de calor conduzido por unidade de superfície pelo vidro e pelo concreto é: 600 122. O esquema da figura mostra uma tubulação vertical com diâmetro constante, por onde escoa um líquido para baixo, e a ela estão conectados dois piezômetros com suas respectivas leituras, desprezando-se as perdas. A esse respeito, considere as afirmações a seguir. I - A energia cinética é a mesma nos pontos (1) e (2). II - A pressão estática no ponto (1) é menor do que no ponto (2). III - A energia total no ponto (1) é menor do que no ponto (2). IV - A energia cinética e a pressão estática no ponto (1) são menores do que no ponto (2). V - A energia cinética e a pressão estática no ponto (1) são maiores do que no ponto (2). São corretas APENAS as afirmações: I e II Como a matéria é organizada? Na forma de átomos. Na expressão F = Ax2, F representa força e x um comprimento. Se MLT-2 é a fórmula dimensional da força onde M é o símbolo da dimensão massa, L da dimensão comprimento e T da dimensão tempo, a fórmula dimensional de A é: M.L-1.T-2 123. A viscosidade é uma propriedade dos fluidos relacionada a forças de atrito interno que aparece em um escoamento devido ao deslizamento das camadas fluidas, umas sobre as outras. Para um fluido newtoniano,a viscosidade é fixada em função do estado termodinâmico em que o fluido se encontra. A propriedade que mais influencia na viscosidade de líquidos e gases é a temperatura. Para a maioria dos fluidos industriais, à medida que a temperatura aumenta, a viscosidade : dos líquidos diminui, e a dos gases aumenta. 124. Um cilindro de ferro fundido, de 30 cm de diâmetro e 30 cm de altura, é imerso em água do mar (γ = 10.300 N/m3). Qual é o empuxo que a água exerce no cilindro? 218 N 125. O peso específico é o peso de uma substância por unidade de volume. Ele também pode ser definido pelo produto entre: a massa específica e a aceleração da gravidade (g). 126. Calcule a potência hidráulica em (Horse Power) HP de uma instalação sabendo que o liquido de trabalho é a água com massa especifica 1.000 kg/m3, aceleração da gravidade 10 m/s2 e vazão 60 l/min. A altura da instalação são 20 metros e que as perdas totais na sucção e na descarga, são respectivamente, 0,65 m.c.a e 47,23 m.c.a 1 HP 127. Os mecanismos de transferência de calor são: Condução, convecção e radiação 128. Qual deverá ser o peso específico do ar a 441 KPa (abs) e 38⁰C 49,4 N/m3 129. Uma amostra de dada substância apresenta 50 gramas de massa e volume de 4,0 cm³. Determine a densidade dessa substância expressa em g/cm³ e em kg/m³. d= 12,5 g/cm³ e d= 12,5. 10³ kg/m³. 130. A densidade relativa é a relação entre: as massas específicas de duas substâncias 131. Considere uma parede plana vertical com uma espessura de 0,40 metros, condutibilidade térmica de 2,30 W/m.K e área superficial de 20,0 m². O lado esquerdo da parede é mantido a uma temperatura constante de 80ºC, enquanto o lado direito perde calor por convecção para o ar vizinho, que se encontra a uma temperatura de 15ºC e é caracterizado por um coeficiente de transferência de calor por convecção de 24,0 W/m².K. Assuma regime permanente e condutibilidade térmica constante a) Determine a temperatura na face direita da parede; Resposta: 27,56 ºC. b) Determine a taxa de transferência de calor através da parede . Resposta: 60 30 W 132. Uma parede de u m forno é constituída de duas camadas: 0,20 m d e tijolo refratário (k =1,2 kcal/h.m . C) e 0,13 m de tijolo isolante (k = 0,15 kcal/h.m . C). A temperatura dos gases dentro do forno é 1700 C e o coeficiente de película na parede interna é 58 kcal/h.m . C. A temperatura ambiente é 27 C e o coeficiente de película na pa rede externa é 12,5 kcal/h.m . C. Desprezando a resistência térmica d as juntas de argamassa, calcular: a) o fluxo de calor por m de pare e; b) a temperatura n as superfícies in terna e externa da p arede. a) Resposta: 1479,7 8 kcal/h.m² b) Resposta: Temperatura interna = 1674,49oC e temperatura externa = 145,38oC.
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