201843 124455 Lista+de+exercícios+lei+zero+e+perda+de+carga

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Lista de exercícios 
Fenômeno dos Transportes 
 
1- Uma tubulação de água potável de 500 mm de diâmetro conduz água a 
temperatura de 20º C, através da rede de distribuição para uma cidade de 
50.000 habitantes. Ao longo do trajeto há uma perda de carga associada 
a tubulação que pode reduzir a distribuição nas casas situadas no final do 
trajeto. Determine a perda de carga pela equação universal ao longo do 
trajeto de 1,5 Km de comprimento para vazão de 300 L/s. Sabe-se que o 
tubo usado é de cobre e a rugosidade do mesmo é 0,00035m e que a 
viscosidade da água é dada pela tabela abaixo. 
 
 
2- Compare o resultado da questão anterior com o valor da perda de carga 
obtido através da equação de Hazen-willian, sabendo que a constante é 
80. Quais fatores podem impactar no resultado? 
 
3- Calcule a perda de carga contínua para uma tubulação de aço zincado, 
com fator de atrito de 0,025, onde esta possui 3’’ de diâmetro e 200 m de 
comprimento. A vazão transportada na mesma é de 21,6 m³/h. 
 
4- Calcule a perda de carga do exercício 9 se o comprimento da tubulação 
for dobrado. Qual o impacto causado por tal intervenção?. 
 
5- Um fluido newtoniano apresenta a viscosidade de 0,38 Pa,s e a densidade 
de 0,91 g/cm³. Este fluido está se deslocando ao longo de uma tubulação 
que possui 25 mm de diâmetro. Sabendo que a velocidade média de 
escoamento para tubos sem incitações é v = 2,6 m/s. Determine o valor 
do número de Reynolds para esta situação. 
 
6- Através dos valores encontrado é possível determinar qual regime está 
ocorrendo no exercício anterior. Qual a característica principal do regime 
descrito? 
 
7- Um tubo que conduz certo liquido, possui 𝜀 = 0,0005m e vazão de 800 
l/s, com de 250mm de diâmetro. Pergunta-se, qual é o valor do atrito à 
passagem de água a 20ºc e qual o tipo de escoamento está ocorrendo. 
Viscosidade da água a 20ºc = 1,2 10-6 Ns/m². 
 
8- Qual a definição apropriada para um Fluido Newtoniano e para o não 
newtoniano? Quais equações podem ser aplicadas nos dois regimes 
 
 
9- A 20 °C, uma barra tem exatamente 20,05 cm de comprimento, de acordo 
com uma régua de aço. Quando a barra e a régua são colocadas em um 
forno a 270 °C, a barra passa a medir 20,11 cm de acordo com a mesma 
régua. Qual é o coeficiente de expansão linear do material de que é feita 
a barra? 
 
Resposta: α = (23𝑥10−6)/(°𝐶) 
 
10- Um tacho de cobre de 150 g contém 220 g de água, e ambos estão a 20,0 
°C. Um cilindro de cobre de 300g, muito quente, é jogado na água, 
fazendo a água ferver e transformando 5,0 g da água em vapor. A 
temperatura final do sistema é de 100 °C. Despreze a transferência de 
energia para o ambiente. (a) Qual é a energia (em calorias) transferida à 
água em forma de calor? (b) Qual é a energia transferida para o tacho? 
(c) Qual é a temperatura inicial do cilindro? 
 
Resposta: a) Q = 20,3 kcal, b) Qb = 1,11 kcal , c) Ti = 873 °C. 
 
11- Uma amostra de 0,40 kg é colocada em um sistema de resfriamento que 
remove calor a uma taxa constante. A Fig. 1 indica a temperatura T da 
amostra em função do tempo t, a escala do eixo horizontal é definida por 
𝑡𝑠 = 80,0 𝑚𝑖𝑛. A amostra congela durante o processo. O calor específico 
da amostra no estado liquido inicial é 3000 J/(kg*K). Determine (a) o calor 
de fusão da amostra e (b) o calor específico na fase sólida. 
 
Resposta: a) L = 68 kJ/kg e b) c = 2,3 kJ/(kg*°C) 
 
 
12- . No caso abaixo, como resultado de um aumento de temperatura de 32 
°C, uma barra com uma rachadura no centro dobra para cima, veja a Fig. 
3. Se a distância fixa 𝐿0 é 3,77 m e o coeficiente de dilatação linear da 
barra é 25x10−6/(°𝐶), determine a altura x do centro da barra. 
 
 
13- Um projeto de um pêndulo para que o comprimento l não seja alterado 
com a dilatação térmica é mostrado na Fig. 3. As três barras verticais na 
figura, de mesmo comprimento l1, são de aço, cujo coeficiente de 
dilatação linear é 1,1 x 10−5/(°𝐶). As duas barras verticais escuras na 
figura, de mesmo comprimento l2, são de alumínio, cujo coeficiente de 
dilatação linear é 2,3 x 10−5/(°𝐶). Determine l1 e l2 de forma a manter l = 
0,5 m. 
 
Resposta: l1 = 47,9 cm e l2 = 45,8 cm. 
 
 
14- Todo material sujeito a variação de temperatura sofre um processo 
dilatação, isto muda suas dimensões em relação as medidas em 
temperatura ambiente. Como exemplo, quando a temperatura de uma 
moeda de cobre é elevada de 100 °C o seu diâmetro aumenta de 0,18%. 
Calcule com dois algarismos significativos: 
 
 a. O aumento percentual da área de uma face. [Resp.: 0,36%] 
 b. O aumento percentual da espessura. [Resp.: 0,18%] 
c. O aumento percentual do volume. [Resp.: 0,54%] 
 
15- Uma garrafa térmica isolada contém 130 cm³ de café quente, a uma 
temperatura de 80 °C. Você insere um cubo de gelo de 12 g no seu ponto 
de fusão para esfriar o café. De quantos graus o seu café esfriou quando 
o gelo se derreteu? Trate o café como se ele fosse água pura e despreze 
as transferências de energia para o ambiente. 
 
 Resposta: ∆T = 13,48 °C.