202044_8232_Roteiro 2 - Fenomenos de transportes - 2020-1

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DEPENDÊNCIA/ADAPTAÇÃO
ORIENTAÇÕES PARA CONFECÇÃO DOS TRABALHOS E ORIENTAÇÃO PARA PROVA DE DEPENDÊNCIA / ADAPTAÇÃO DE 2020/1
Disciplina: Fenômenos de Transportes.
Professor (a): Leonardo Teixeira Mardegan
Prezado (a) Aluno (a), 
O semestre letivo será avaliado, unicamente, com 10,0 (dez) pontos, assim distribuídos: 
· O aluno irá fazer uma atividade no valor de 2,0 (dois) pontos que será entregue na data 30/05/2020
· O aluno irá fazer uma avaliação escrita, sem consulta e individual no valor de 5,5 (cinco vírgula cinco pontos) no dia 02/07/20200
	ENGENHARIA CIVIL
Atividade Avaliativa – At. 2
	Visto do Coordenador:
	Nome do Aluno: 
	Matrícula:
	Disciplina: Fenômenos de Transportes.
	Professor: Leonardo Mardegan
	Período: 
	Turma. 
	Peso Atividade:
2,0
	Nota obtida:
	Data da atividade: 30/05/20
	
	
EMENTA 
Troca de calor unidimensional em estado estacionário. Coeficiente global de transferência de calor. Sistemas de troca de calor com geração interna de energia. Transferência de massa. Equação integral da conservação da massa e quantidade de movimento. Empuxo fluido estático em superfícies planas submersas. Equação da viscosidade. Camada Limite.
1. (Acafe 2012) O sistema circulatório é constituído de artérias, veias e capilares que levam o sangue do coração aos órgãos e o retorno do mesmo ao coração. Este sistema trabalha de maneira que se minimize a energia consumida pelo coração para bombear o sangue. Em particular, esta energia se reduz quando se baixa a resistência ao fluxo de sangue. O célebre físico francês Poiseuille estabeleceu que a resistência ao fluxo de sangue 
(
)
ρ
 é dada por 
4
L
k
r
ρ
=
 onde L é o comprimento da artéria, r é seu raio e k é uma constante positiva determinada pela viscosidade do sangue. A figura abaixo mostra duas artérias A e B de mesmo comprimento L, sendo que a artéria B tem 
13
 do diâmetro da artéria A.
A relação de resistência ao fluxo sanguíneo entre as duas artérias é: 
a) A resistência na artéria B é 81 vezes menor que a resistência na artéria A. 
b) A resistência na artéria B é 9 vezes maior que a resistência na artéria A. 
c) A resistência na artéria B é 81 vezes maior que a resistência na artéria A. 
d) A resistência na artéria B é 9 vezes menor que a resistência na artéria A. 
2. (Ufsm 2011) Movida pela energia solar, a água do nosso planeta é levada dos oceanos para a atmosfera e, então, para a terra, formando rios que a conduzem de volta ao mar. Em um rio ou tubulação, a taxa correspondente ao volume de água que flui por unidade de tempo é denominada vazão. Se a água que flui por uma mangueira enche um recipiente de 1L em 20s, a vazão nessa mangueira, em m3/s, é 
3. (Ufba 2010) 
A tragédia de um voo entre o Rio de Janeiro e Paris pôs em evidência um dispositivo, baseado na equação de Bernoulli, que é utilizado para medir a velocidade de um fluido, o chamado tubo de Pitot. Esse dispositivo permite medir a velocidade da aeronave com relação ao ar. Um diagrama é mostrado na figura. No dispositivo, manômetros são usados para medir as pressões pA e pB nas aberturas A e B, respectivamente.
Considere um avião voando em uma região onde a densidade do ar é igual a 0,60 kg/m3 e os manômetros indicam pA e pB iguais a 63630,0 N/m2 e a 60000,0 N/m2, respectivamente.
Aplique a equação de Bernoulli nessa situação e determine a velocidade do avião com relação ao ar. 
4. (Ufpe 2010) Um recipiente cilíndrico de 40 litros está cheio de água. Nessas condições, são necessários 12 segundos para se encher um copo d’água através de um pequeno orifício no fundo do recipiente. Qual o tempo gasto, em segundos, para se encher o mesmo copo d’água quando temos apenas 10 litros d’água no recipiente? Despreze a pequena variação no nível da água, quando se está enchendo um copo de água. 
TEXTO PARA A PRÓXIMA QUESTÃO: 
Preocupado com as notícias sobre a escassez da água potável no planeta devido ao mau gerenciamento desse importante recurso natural, Marcelo, tentando fazer a sua parte para reverter esse processo, tem procurado adotar atitudes ecopráticas, por isso resolveu verificar quanto gasta de água em um banho.
Ele, com a ajuda de seu irmão que cronometrou o tempo e anotou os resultados, procedeu da seguinte forma:
• ligou o chuveiro apenas quando já estava despido e pronto para o início do banho;
• para se molhar, Marcelo deu um quarto de volta no registro do chuveiro que ficou aberto por 1 min 18 s;
• ensaboou-se, com o chuveiro fechado, por 3 min 36 s;
• para se enxaguar, abriu totalmente o registro do chuveiro;
• finalmente, fechou o registro do chuveiro, encerrando o banho que durou 6 min 54 s.
Mais tarde, consultando o site da Sabesp, Marcelo obteve os seguintes dados:
	Abertura do registro
	Consumo (em L/min)
	
1
4
volta
	1,5
	
1
2
volta
	3
	1 volta
	6
	Abertura total
	10,8
5. (G1 - cps 2010) Analisando a situação apresentada, conclui-se que a quantidade total de água que Marcelo utilizou nesse banho foi, em litros, 
6. (Unicamp 2007) 
Uma torneira é usada para controlar a vazão Φ da água que sai de um determinado encanamento. Essa vazão (volume de água por unidade de tempo) relaciona-se com a diferença de pressão dos dois lados da torneira (ver figura) pela seguinte expressão:
P1 - P0 = Z × Φ
Nesta expressão, Z é a resistência ao fluxo de água oferecida pela torneira. A densidade da água é 1,0 × 103 kg/m3 e a pressão atmosférica P0 a é igual a 1,0 × 105 N/m2.
a) Qual é a unidade de Z no Sistema Internacional?
b) Se a torneira estiver fechada, qual será a pressão P1?
c) Faça uma estimativa da vazão de uma torneira doméstica, tomando como base sua experiência cotidiana. A partir dessa estimativa, encontre a resistência da torneira, supondo que a diferença de pressão (P1 - P0) seja igual a 4,0 × 104 N/m2. 
7. (Unicamp 1999) Se você agora está tranquilo e em repouso, seu coração deve estar batendo cerca de 60 vezes por minuto. Sua pressão arterial deve ser de “12 por 8”, ou seja, 120mmHg acima da atmosférica no auge da contração e 80mmHg no relaxamento do coração. Seu coração tem o volume externo aproximado de uma mão fechada e em cada batida consegue bombear aproximadamente a metade de seu volume em sangue. Considere a densidade do mercúrio ñHg=14g/cm3 e a densidade do sangue igual à da água, ou seja,
ñsangue=1,0g/cm3.
a) Até que altura máxima na vertical o coração conseguiria elevar uma coluna de sangue?
b) Faça uma estimativa da quantidade de sangue bombeada em cada batida do coração e calcule a vazão média de sangue através desse órgão. 
8. (Ufpe 1996) No sistema hidráulico a seguir circula um líquido a uma vazão constante preenchendo completamente a tubulação. Se o tubo de entrada tem diâmetro de 8 cm, qual deve ser o diâmetro, em centímetros, de cada um dos quatro tubos idênticos de saída do líquido?
 
9. (Unicamp 2018) Termômetros clínicos convencionais, de uso doméstico, normalmente baseiam-se na expansão térmica de uma coluna de mercúrio ou de álcool, ao qual se adiciona um corante. Com a expansão, o líquido ocupa uma parte maior de uma coluna graduada, na qual se lê a temperatura. 
a) O volume de álcool em um termômetro é 
3
0
V20mm
=
 a 
25C,
°
 e corresponde à figura (a). Quando colocado em contato com água aquecida, o termômetro apresenta a leitura mostrada na figura (b). A escala está em milímetros, a área da secção reta da coluna é 
22
A5,010mm.
-
=´
 O aumento do volume, 
V,
D
 produzido pelo acréscimo de temperatura 
T,
D
 é dado por 
0
V
T.
V
γ
D
=D
 Se para o álcool 
31
1,2510C,
γ
--
=´°
 qual é a temperatura 
T
 da água aquecida?
b) Os termômetros de infravermelho realizam a medida da temperatura em poucos segundos, facilitando seu uso em crianças. Seu funcionamento baseia-se na coleta da radiação infravermelha emitida por parte do corpo do paciente. A potência líquida radiada por unidade de área do corpo humano é dada por 
3
0
4TT,
Φσ
=D
 sendo 
824
610WmK
σ
-
´
:
 a constante de Stefan-Boltzmann, 
0
T300K
=
 a temperatura ambientee 
corpo0
TTT
D=-
 a diferença entre a temperatura do corpo, que deve ser medida, e a temperatura ambiente. Sabendo que em certa medida de temperatura 
2
64,8Wm,
Φ
=
 encontre a temperatura do paciente em 
C.
°
 Lembre-se de que 
(C)T(K)273.
θ
°-
:
 
10. (Ime 2015) Uma fábrica produz um tipo de resíduo industrial na fase líquida que, devido à sua toxidade, deve ser armazenado em um tanque especial monitorado à distância, para posterior tratamento e descarte. Durante uma inspeção diária, o controlador desta operação verifica que o medidor de capacidade do tanque se encontra inoperante, mas uma estimativa confiável indica que 
13
 do volume do tanque se encontra preenchido pelo resíduo. O tempo estimado para que o novo medidor esteja totalmente operacional é de três dias e neste intervalo de tempo a empresa produzirá, no máximo, oito litros por dia de resíduo.
Durante o processo de tratamento do resíduo, constata-se que, com o volume já previamente armazenado no tanque, são necessários dois minutos para que uma determinada quantidade de calor eleve a temperatura do líquido em 
60C.
°
 Adicionalmente, com um corpo feito do mesmo material do tanque de armazenamento, são realizadas duas experiências relatadas abaixo:
Experiência 1: Confecciona-se uma chapa de espessura 
10mm
 cuja área de seção reta é um quadrado de lado 
500mm.
 Com a mesma taxa de energia térmica utilizada no aquecimento do resíduo, nota-se que a face esquerda da chapa atinge a temperatura de 
100C
°
 enquanto que a face direita alcança 
80C.
°
Experiência 2: A chapa da experiência anterior é posta em contato com uma chapa padrão de mesma área de seção reta e espessura 
210mm.
 Nota-se que, submetendo este conjunto a 
50%
 da taxa de calor empregada no tratamento do resíduo, a temperatura da face livre da chapa padrão é 
60C
°
 enquanto que a face livre da chapa da experiência atinge 
100C.
°
Com base nestes dados, determine se o tanque pode acumular a produção do resíduo nos próximos três dias sem risco de transbordar. Justifique sua conclusão através de uma análise termodinâmica da situação descrita e levando em conta os dados abaixo:
Dados:
- calor específico do resíduo: 
5000JkgC;
°
- massa específica do resíduo: 
3
1200kgm;
- condutividade térmica da chapa padrão: 
420WmC.
°
 
11. (Upe 2010) Uma das extremidades de uma barra metálica isolada é mantida a 100 ºC, e a outra extremidade é mantida a 0 ºC por uma mistura de gelo e água. A barra tem 60,0 cm de comprimento e uma seção reta com área igual a 1,5 cm2. O calor conduzido pela barra produz a fusão de 9,0 g de gelo em 10 minutos. A condutividade térmica do metal vale em W/mK:
Dado: calor latente de fusão da água = 3,5 x 105 J/kg 
12. (Upe 2010) Dois cilindros feitos de materiais A e B têm os mesmos comprimentos; os respectivos diâmetros estão relacionados por dA = 2 dB. Quando se mantém a mesma diferença de temperatura entre suas extremidades, eles conduzem calor à mesma taxa. As condutividades térmicas dos materiais estão relacionadas por: 
a) kA = kB / 4 
b) kA = kB / 2 
c) kA = kB 
d) kA = 2 kB 
e) kA = 4 kB 
BIBLIOGRAFIA BÁSICA 
FOX, R. W.; MACDONALD, A. T. Introdução à mecânica dos fluidos. 7 ed. Rio de Janeiro: LTC, 2012. 
LIVI, C. P. Fundamentos de fenômenos de transporte: um texto para cursos básicos. 2 ed. Rio de Janeiro: LTC, 2012. 
SISSOM, L.E.; PITTS, D.R. Fenômenos de Transporte. Rio de Janeiro: Editora Guanabara S.A., 1988.
Página 8 de 8
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