Fenômenos 2

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O frasco de Dewar é um recipiente construído com o propósito de conservar a temperatura das substâncias que ali forem colocadas, sejam elas quentes ou frias. O frasco consiste em um recipiente de paredes duplas espelhadas, com vácuo entre elas e de uma tampa feita de material isolante. A garrafa térmica que temos em casa é um frasco de Dewar. O objetivo da garrafa térmica é evitar ao máximo qualquer processo de transmissão de calor entre a substância e o meio externo. É CORRETO afirmar que os processos de transmissão de calor são:
	
	
	
	emissão, convecção e indução.
	
	
	indução, convecção e irradiação
	
	
	indução, condução e irradiação
	
	
	condução, emissão e irradiação
	
	
	condução, convecção e irradiação
	
	
	
	 
		
	
		2.
		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:
	
	
	
	irradiação, convecção, condução.
	
	
	convecção, irradiação, condução
	
	
	condução, irradiação, convecção.
	
	
	condução, convecção, irradiação
	
	
	convecção, condução, irradiação
	
	
	
	 
		
	
		3.
		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
	
	
	R: 3,93x10-5 m3/s
	
	
	R:5,73x10-5 m3/s
	
	
	R: 4,83x10-5 m3/s
	
	
	R: 3,89x10-5 m3/s
	
	
	
	 
		
	
		4.
		Em qual dos meios o calor se propaga por convecção:
	
	
	
	plástico
	
	
	água
	
	
	metal
	
	
	vidro
	
	
	madeira
		Considere a seguinte afirmação: "Quando as partículas de um determinado fluido estão em contato com superfícies sólidas, elas adquirem a mesma velocidade v do contorno dos pontos dessa mesma superfície sólida que estabeleceram o contorno". Esta afirmação define:
	
	
	
	Lei da conservação da massa.
	
	
	Princípio da Incerteza.
	
	
	Princípio da aderência.
	
	
	Primeira Lei da Termodinâmica.
	
	
	Lei da inércia
	
Explicação: Princípio da aderência.
	
	
	
	 
		
	
		6.
		A perda distribuída de um fluido é definida pela equação PD = f . L/D . Vméd^2/2g. Sendo assim, podemos afirmar que:
	
	
	
	A perda distribuída diminui com o aumento do comprimento da tubulação
	
	
	A perda distribuída depende apenas da velocidade média do fluido e da relação comprimento pelo diâmetro da tubulação
	
	
	A perda distribuída diminui se o fator de darcy diminui
	
	
	A perda distribuída depende apenas do fator de darcy e da velocidade média do fluido
	
	
	A perda distribuída aumenta se o diâmetro da tubulação aumentar
	
Explicação: A perda distribuída é diretamente proporcional ao fator de darcy, logo quanto menor for o fator de darcy menor será a perda distribuída.
	
	
	
	 
		
	
		7.
		Um eixo cilíndrico vertical de massa igual a 10 kg, diâmetro 10 cm (Dint) gira no interior de um mancal de diâmetro 10,008 cm (Dext). Sabendo que a área de contato entre o eixo e o mancal é de 100 〖cm〗^2 e que a folga entre eixo e mancal é preenchida com óleo de viscosidade dinâmica de 8,0 N.s/m^2, qual das alternativas abaixo representa a velocidade na descida considerando um perfil linear de velocidade (du/dy = u/y). Dados: aceleração da gravidade é g = 10 m/s^2
	
	
	
	0,05 m/s
	
	
	0,15 m/s
	
	
	0,01 m/s
	
	
	0,10 m/s
	
	
	0,20 m/s
	
Explicação: A tensão de cisalhamento é resultante da força tangencial da força que age sobre a superfície. Portanto: τ = F/A Também sabemos que τ = μ . du/dy onde μ = viscosidade dinâmica = 8,0 N.s/m^2 A área do cilindro (área de contato do êmbolo) é A= 100 〖cm〗^2 = 100.〖10〗^(-4) m^2 = 1. 〖10〗^(-2) m^2 A força que age é a força peso que provoca a descida do êmbolo logo F=m.g = (10kg).(10 ms^2)=100 N Como foi informado que du/dy= u/y sendo u = velocidade do escoamento e y a distância entre o êmbolo e o cilindro e verificando que y = (10,008 ¿ 10)/2 = 0,004 cm = 4.〖10〗^(-3) cm = 4.〖10〗^(-5) m (uma vez que o êmbolo está dentro do cilindro e há equidistância) Logo, F/A = μ. u/y portanto u = ((100 N)).(4.〖10〗^(-5) m) )/((1.〖10〗^(-2) m^2)(8,0 N.s/m^2 )) = 0,05 m/s
	
	
	
	 
		
	
		8.
		Um certo gás apresenta peso específico de valor 10 N/m3 e escoa em regime permanente em um conduto de dimensões quadradas de lado 1 m, com vazão de 103 g/s. Determine a velocidade média de escoamento na seção. Adote g = 10 m/s2.
	
	
	
	10 m/s
	
	
	0
	
	
	20 m/s
	
	
	15 m/s
	
	
	5 m/s
		
		Um fluido tem massa específica (rô) = 80 utm/m³. Qual é o seu peso específico e o peso específico relativo?
	
	
	
	0,04 g/ cm3
	
	
	0,8 g/ cm3
	
	
	0,08 g/ cm3
	
	
	0,18 g/ cm3
	
	
	0,4 g/ cm3
	
	
	
	 
		
	
		2.
		A equação manométrica permite determinar a pressão de um reservatório ou a:
	
	
	
	diferença de pressão e viscosidade entre dois reservatórios.
	
	
	diferença de pressão entre dois reservatórios.
	
	
	diferença de temperatura entre dois reservatórios.
	
	
	diferença de viscosidade entre dois reservatórios.
	
	
	diferença de temperatura e pressão entre dois reservatórios.
	
	
	
	 
		
	
		3.
		A parede de um forno industrial é construída com tijolos refratários de 0,15 m de espessura e condutividade térmica de 1,7 W/mK. Medições realizadas durante a operação do forno em regime estacionário apresentaram temperaturas de 1400K e 1150K nas superfícies interna e externa, respectivamente. Qual é a taxa de calor pela parede, cujas dimensões são 0,5 m por 1,2 m?
	
	
	
	1550W
	
	
	1700W
	
	
	1220W
	
	
	1000W
	
	
	2000W
	
	
	
	 
		
	
		4.
		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.
	
	
	
	
	
	
	
		No verão, é mais agradável usar roupas claras do que roupas escuras. Isso ocorre por que:
	
	
	
	uma roupa de cor branca conduz melhor o frio do que uma roupa de cor escura
	
	
	uma roupa de cor branca absorve toda a radiação que incide sobre ela
	
	
	uma roupa de cor escura é melhor condutora do que uma roupa clara
	
	
	uma roupa de cor escura é pior condutora do que uma roupa clara
	
	
	uma roupa de cor branca reflete a radiação, enquanto uma de cor escura a absorve
	
	
	
	 
		
	
		6.
		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?
	
	
	
	6
	
	
	100
	
	
	10
	
	
	5
	
	
	8
	
	
	
	 
		
	
		7.
		Considere uma placa plana de silício de 1m², cuja condutividade térmica é 150 W/mK. Estime a taxa transferida em estado estacionário nesta placa, cuja espessura é 2 cm e as faces da placa estão submetidas a temperaturas de 20 e 40ºC.
	
	
	
	100kW
	
	
	150 kW
	
	
	250 kW
	
	
	300kW
	
	
	250kW
		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.
	
	
	
	irradiação e convecção
	
	
	condução e convecção
	
	
	irradiação e condução
	
	
	condução e irradiação
	
	
	convecção e condução
	
	
	
	 
		
	
		2.
		A superfície de uma placa de aço de 8m² é mantida a uma temperatura de 150 °C.
Uma corrente de ar é soprada por um ventilador e passa por sobre a superfície da placa.
O ar se encontra a uma temperatura de 25 °C. Calcular a taxa de transferênciade calor trocado por convecção, entre a placa e o ar, considerando um coeficiente de troca de calor por convecção de 150 W/m².K.
	
	
	
	30500 W
	
	
	35500 W
	
	
	37500 W
	
	
	34500 W
	
	
	3750 W
	
	
	
	 
		
	
		3.
		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 aquece mais a Terra, logo o ar próximo ao solo fica mais frio e mais denso, não subindo.
	
	
	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.
	
	
	Nos dias mais curtos o Sol não aquece tanto a Terra, logo o ar próximo ao solo fica mais frio e menos denso, não subindo.
	
	
	Nos dias mais longos o Sol não aquece tanto a Terra, logo o ar próximo ao solo fica mais frio e mais denso, não subindo.
	
	
	Nos dias mais curtos o Sol não aquece tanto a Terra, logo o ar próximo ao solo fica menos frio e mais denso, não subindo.
	
	
	
	 
		
	
		4.
		Um forno opera a uma temperatura de 280°C e a sua parede interna encontra-se a 270°C. Estime o coeficiente convectivo, sabendo-se que o fluxo de calor é é 10.000 W/m^2.
	
	
	
	1020 w/m^2.k
	
	
	1050 w/m^2.k
	
	
	1000 w/m^2.k
	
	
	1100 w/m^2.k
	
	
	1150 w/m^2.k
		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 = 105 N/m2 (pressão atmosférica local); (µ) água = 103 kg/m3 e g = 10 m/s2.
	
	
	
	0,002 .105 N/m2
	
	
	2 .105 N/m2
	
	
	120 .105 N/m2
	
	
	0,222 .105 N/m2
	
	
	202 .105 N/m2
	
Explicação:
Solução:
Deseja-se calcular a pressão total (ou absoluta) sobre o mergulhador:
Pabsoluta = Patmosférica + Phidrostática
Pabsoluta = 105 + 103. 10 . 10
Pabsoluta = 2 .105 N/m2
	
	
	
	 
		
	
		6.
		Considerando o escoamento compressível, em regime permanente, de um gás em uma tubulação horizontal, de seção transversal variável. Sabendo que a velocidade média na entrada da tubulação  vale V1, determine a velocidade média V2, sabendo que a área da seção transversal foi reduzida à metade e que a massa específica do gás também foi reduzida pela metade, devido à queda de pressão na seção mais estreita.
	
	
	
	V2 = V1
	
	
	V2 = 4 * V1
	
	
	V2 = 1/2 * V1
	
	
	V2 = 2 * V1
	
	
	V2 = 1/4 * V1
	
Explicação:
Em regime permanente a vazão mássica é constante:
m1 = m2
ro1 * V1 * A1 = ro2 * V2 * A2
ro1 * V1 * A1 = 1/2 * ro1 * V2 * 1/2 * A1
V1 = 1/4 * V2
V2 = 4 * V1
	
	
	
	 
		
	
		7.
		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:
	
	
	
	0,7 m e 0,4 m
	
	
	7,9 m e 4,7 m
	
	
	0,25 m e 0,15 m
	
	
	0,8 m e 0,5 m
	
	
	62,5 m e 22,5 m
		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:
	
	
	
	radiação e condução
	
	
	condução e convecção
	
	
	radiação e convecção
	
	
	convecção e radiação
	
	
	condução e radiação
	
	
	
	 
		
	
		2.
		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.)
	
	
	
	70 Pa
	
	
	100 Pa
	
	
	81 Pa
	
	
	85 Pa
	
	
	115 Pa
	
	
	
	 
		
	
		3.
		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) = 449Kg.
	
	
	a) q=296Kcal / h (p/ m² de área) e b) QT (carvão) = 369Kg.
	
	
	a) q=96Kcal / h (p/ m² de área) e b) QT (carvão) = 349Kg.
	
	
	a) q=78Kcal / h (p/ m² de área) e b) QT (carvão) = 349Kg.
	
	
	a) q=69Kcal / h (p/ m² de área) e b) QT (carvão) = 943Kg.
	
	
	
	 
		
	
		4.
		Analise a alternativa que apresente os modos de transferência de calor:
	
	
	
	insolação e convecção.
	
	
	fluxo de calor, radiação e convecção.
	
	
	condução, convecção e radiação.
	
	
	insolação e convecção.
	
	
	irradiação e fluxo de calor.
		
		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 20 °C para uma temperatura externa média de 35 °C, um engenheiro considerou, no dimensionamento, um fluxo de calor através de uma parede externa de 105 W/m2, conforme ilustra a figura abaixo.
		A fim de se obter a temperatura interna desejada, qual deve ser o material selecionado, entre os apresentados na tabela acima, para composição da parede externa?
	
	
	
	Placa com espuma rígida de poliuretano
	
	
	Pedra natural
	
	
	Placa de aglomerado de fibras de madeira
	
	
	Placa de madeira prensada
	
	
	Concreto
		
		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.
	
	
	
	23°C
	
	
	27°C
	
	
	15°C
	
	
	17°C
	
	
	34°C
	
	
	
	 
		
	
		7.
		Considere uma chaleira que está aquecendo água em um fogão. O calor das chamas se transmite através da parede do fundo da chaleira e então para a água . Na ordem desta descrição, o calor se transmitiu predominantemente por:
	
	
	
	condução e radiação
	
	
	condução e convecção
	
	
	radiação e convecção
	
	
	radiação e condução
	
	
	convecção e radiação