fenomenos de transportes

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FENÔMENOS DE TRANSPORTE 
· Pergunta 1
0 em 1 pontos
	
	
	
	Um túnel aerodinâmico está esquematizado conforme a figura a seguir. Ele foi projetado para que, na seção A, a veia livre de seção quadrada de 0,2 m de cada lado tenha uma velocidade média de 60 m/s. A perda de carga entre a seção A e 0 é de 100 m e entre a seção 1 e A é de 100 m.
 
Fonte: Brunetti (2008, p. 111).
 
Sabendo que  = 12,7 N/m 3 , a diferença de pressão entre as seções 1 e 0, dada por p 1 - p 0 , assinale a alternativa que apresenta o valor do intervalo para essa diferença de pressão.
	
	
	
	
		Resposta Selecionada:
	 
3.001 e 4.000 Pa.
	Resposta Correta:
	 
2.001 e 3.000 Pa.
	Feedback da resposta:
	Sua resposta está incorreta. A alternativa está incorreta, pois, para obtermos a diferença de pressão entre os pontos 1 e 0, precisamos, primeiramente, calcular a pressão no ponto 0, que será obtida por meio da fórmula  + + z A
=  + + z 0
+ H pA,0. Logo, = - H pA,0
(equação 1). Temos que a vazão será dada por Q = v A
A A = 30 x 0,2 x 0,2 = 1,2 m 3/s. Agora, calcularemos v 0
= = = 7,5 m/s. Substituindo esses valores na equação (1), temos que = - 100 = - 57,0 m. Agora, temos que p 0 =  x (-57,0) = 12,7 x (-57) = - 723,9 Pa. Nesse sentido, faremos o mesmo com o ponto 1, em que temos  + + z 1
=  + + z A
+ H p1,A. Logo, = - H p1,A. Portanto: = + 100 = 143 m. Então, temos que p 1 =  x (143) =12,7 x 143 = 1.816,10 Pa. Dessa forma, a diferença entre as seções 1 e 0, dada por p 1 - p 0 será igual a p 1 - p 0 = 1.816,10 - (- 723,9) = 2.540 Pa.
	
	
	
· Pergunta 2
1 em 1 pontos
	
	
	
	Considere um escoamento que, antes, era utilizado com água a uma temperatura de 20ºC para escoar benzeno. A tubulação é horizontal, cilíndrica, de seção circular com o seguinte diâmetro: D = 150 mm. A água, nessa tubulação, escoava a uma velocidade de 3,2 m/s. Entre duas seções distantes uma da outra, equivalente a 20 m, a perda de pressão, quando o fluido era água, correspondia a 40 kPa. O benzeno será escoado a uma mesma temperatura a partir do mesmo conduto. Assim, objetiva-se ter a mesma perda de pressão entre as seções. Dados:  = 9,8 x 10 -4 N.s/m 2 ,  = 6,4 x 10 -4 N.s/m 2 , ambos a 20ºC. Acerca do exposto, a velocidade de escoamento do benzeno será um número entre:
	
	
	
	
		Resposta Selecionada:
	 
4,1 e 5 m/s.
 
 
 
 
 
 
 
	Resposta Correta:
	 
4,1 e 5 m/s.
 
 
 
 
 
 
 
	Feedback da resposta:
	Resposta correta. A alternativa está correta, pois o problema em pauta pode ser resolvido utilizando a teoria da semelhança. Como a tubulação será a mesma, a escala que devemos utilizar é 1 : 1. A relação entre a viscosidade do benzeno e da água será dada por = = 0,65. Para mantermos a mesma pressão de 40 kPa, temos que a velocidade deverá ser reduzida para V benzeno =  x V água
= 1,54 x 3,2 = 4,93 m/s.
	
	
	
· Pergunta 3
1 em 1 pontos
	
	
	
	Leia o excerto a seguir.
 
“A Lei de Fourier é oriunda da observação fenomenológica, ou seja, ela foi desenvolvida a partir de fenômenos observados: a generalização de evidências experimentais exaustivas, ao invés da dedução a partir de princípios gerais. Essa lei define a propriedade do material que se denomina condutividade térmica”.
MORAN, M. J. et al. Introdução à Engenharia de Sistemas Térmicos : Termodinâmica, Mecânica dos fluidos e Transferência de calor. Rio de Janeiro: LTC, 2005. p. 402. 
Alguns valores tabelados dessa propriedade estão mostrados na seguinte figura:
Fonte: Moran et al. (2005, p. 402).
A respeito da condutividade térmica, analise as afirmativas a seguir e assinale V
para a(s) Verdadeira(s) e F para a(s) Falsa(s).
 
I. ( ) As maiores condutividades térmicas são apresentadas pelos metais puros.
II. ( ) O hidrogênio possui uma maior condutividade térmica do que o dióxido de carbono.
III. ( ) O mercúrio possui uma menor condutividade térmica do que a água.
IV. ( ) Os sólidos não metálicos apresentam menor condutividade térmica do que os gases.
 
Assinale a alternativa que apresenta a sequência correta.
	
	
	
	
		Resposta Selecionada:
	 
V, V, F, F.
	Resposta Correta:
	 
V, V, F, F.
	Feedback da resposta:
	Resposta correta. A alternativa está correta. Realmente, as maiores condutividades térmicas são apresentadas pelo zinco e prata, que estão classificados no grupo dos metais puros. Enquanto a condutividade térmica do hidrogênio é de 0,1 W/m.K, a do dióxido de carbono é de 0,01 W/m.K, ou seja, ela é 10 vezes maior. A condutividade térmica do mercúrio é quase 10 vezes maior do que a água. Já os sólidos não metálicos apresentam uma condutividade térmica quase 100 vezes maior do que os gases.
	
	
	
· Pergunta 4
1 em 1 pontos
	
	
	
	No Brasil, a construção das barragens teve ajuda dos modelos feitos em escalas menores para simular o que poderia acontecer durante os momentos críticos da construção de uma barragem, como a primeira abertura das comportas do vertedouro, o momento do enchimento do lago e se a barragem de concreto conseguiria reter o volume de água desejado. Nas figuras evidenciadas a seguir, observam-se um modelo e a sua construção real. Esses modelos sempre foram construídos com rigor técnico e são arduamente estudados em laboratório.
 
 
Considerando o exposto, sobre teoria da semelhança, analise as afirmativas a seguir.
 
I. Essa teoria surgiu devido à dificuldade de equacionamento de alguns escoamentos, por estes exigirem, muitas vezes, a solução de volumes irregulares a partir de integrais.
II. Manter as escalas geométricas e as viscosidades facilita a análise dos escoamentos utilizando a teoria da semelhança.
III. Os modelos distorcidos podem ser utilizados no estudo desses tipos de escoamento.
IV. Esses modelos não podem ser utilizados no estudo das forças exercidas sobre prédios.
 
Está correto o que se afirma em:
	
	
	
	
		Resposta Selecionada:
	 
I, II e III, apenas.
	Resposta Correta:
	 
I, II e III, apenas.
	Feedback da resposta:
	Resposta correta. A alternativa está correta, pois a teoria da semelhança, realmente, surgiu devido à dificuldade de equacionamento de alguns escoamentos. Muitos deles exigiam a solução de integrais triplas e o cálculo do volume para superfícies totalmente irregulares. Uma das vantagens da utilização dessa teoria consiste nos números adimensionais, como os que obtemos quando usamos escalas geométricas ou relações entre as viscosidades do modelo e do objeto que queremos construir. Justamente devido à dificuldade de se obter uma relação de semelhança entre todas as grandezas estudadas, podemos usar os modelos distorcidos. A teoria da semelhança, entretanto, também é empregada para estudar o efeito dos ventos sobre prédios ou de outras grandezas, exatamente da mesma forma que estudamos os escoamentos líquidos.
	
	
	
· Pergunta 5
1 em 1 pontos
	
	
	
	Leia o excerto a seguir.
 
“A partir do estudo da termodinâmica, aprendemos que a energia pode ser transferida por interações de um sistema com a sua vizinhança. Essas interações são denominadas trabalho e calor. A transferência de calor pode ser definida como a energia térmica em trânsito em razão de uma diferença de temperaturas no espaço”.
 
BERGMAN, T. L.; LAVINE, A. S. Fundamentos de Transferência de Calor e de Massa . 8. ed. Rio de Janeiro: LTC, 2019. p. 2.
 
A respeito da transferência de calor, analise as afirmativas a seguir e assinale V
para a(s) Verdadeira(s) e F para a(s) Falsa(s).
 
I. (   ) A condução requer um gradiente de temperatura em um fluido estacionário.
II. (  ) A convecção é a transferência de calor que ocorre entre uma superfície e um fluido em movimento quando eles estiverem a diferentes temperaturas.
III. (   ) A radiação ocorre quando um corpo emite energia na forma de ondas.
IV. (  ) Finalmente, tem-se a transferência de calor por sublimação, que é quando um fluido passa do estado sólido para o estado gasoso, por exemplo.
 
Assinale a alternativa que apresenta a sequência correta.
	
	
	
	
		Resposta Selecionada:
	 
V, V, V, F.
	Resposta Correta:
	 
V, V, V, F.
	Feedback da resposta:
	Resposta correta.  A alternativa está correta. Existem
três tipos de transferência de calor: a condução, que ocorre em fluidos estacionários; a convecção, que ocorre em fluidos em movimento; e a radiação, que é a emissão de calor na forma de ondas eletromagnéticas. Essa forma de transferência de calor não exige um meio fluido. Já a sublimação é uma mudança de estado e não uma forma de transferência de calor. 
	
	
	
· Pergunta 6
1 em 1 pontos
	
	
	
	Leia o excerto a seguir.
 
“O poder do uso da análise dimensional e da similaridade para suplementar a análise experimental pode ser ilustrado pelo fato de que os valores reais dos parâmetros dimensionais, como densidade ou velocidade, são irrelevantes. Desde que os  ’s independentes sejam iguais entre si, a similaridade é atingida, mesmo que sejam usados fluidos diferentes”.
 
ÇENGEL, Y.; CIMBALA, J. M. Mecânica dos Fluidos : Fundamentos e Aplicações. São Paulo: Mc Graw Hill Editora, 2007. p. 242.
 
A partir do exposto, sobre a teoria da similaridade, analise as asserções a seguir e a relação proposta entre elas.
 
I. Pode-se testar um modelo de avião ou automóvel em um túnel de água.
Pois:
II. Se os  ’s independentes obtidos no teste foram iguais entre si, o fluido não importa.
 
A seguir, assinale a alternativa correta.
	
	
	
	
		Resposta Selecionada:
	 
As asserções I e II são proposições verdadeiras, e a II é uma justificativa correta da I.
	Resposta Correta:
	 
As asserções I e II são proposições verdadeiras, e a II é uma justificativa correta da I.
	Feedback da resposta:
	Resposta correta. A alternativa está correta, pois
a asserção I é uma proposição verdadeira, já que a água que escoa sobre o protótipo tem as mesmas propriedades adimensionais do ar, fluido da vida real do automóvel ou do avião. A asserção II também é uma proposição verdadeira e justifica a I, pois a velocidade do modelo e a do protótipo podem ser obtidas pela teoria da semelhança. Esse princípio também é válido para o modelo inverso, ou seja, podemos testar o protótipo de um submarino em um túnel de vento.
	
	
	
· Pergunta 7
1 em 1 pontos
	
	
	
	A figura a seguir ilustra que existe uma enorme distância entre a equação de Euler (que admite o deslizamento nas paredes) e a equação de Navier-Stokes (que mantém a condição de não escorregamento). Na parte “(a)” da figura, mostra-se essa distância e, na parte “(b)”, a camada limite é mostrada como a ponte que veio preencher a referida distância.
 
Fonte: Çengel e Cimbala (2007, p. 445).
 
A respeito da teoria da camada limite e dessa ilustração, analise as afirmativas a seguir e assinale V para a(s) Verdadeira(s) e F para a(s) Falsa(s).
 
I. ( ) A teoria da camada limite preenche o espaço entre a equação de Euler e a equação de Navier-Stokes.
II. ( ) As regiões denominadas escoamento sem viscosidade possuem número de Reynolds muito alto.
III. ( ) Essa ilustração compara a equação de Euler e a equação de Navier-Stokes a duas montanhas.
IV. ( ) A teoria da camada limite é comparada a uma ponte que diminui o espaço entre as duas equações citadas.
 
Assinale a alternativa que apresenta a sequência correta. 
	
	
	
	
		Resposta Selecionada:
	 
V, V, V, V.
	Resposta Correta:
	 
V, V, V, V.
	Feedback da resposta:
	Resposta correta. A alternativa está correta. A figura faz uma analogia entre a distância existente entre as equações de Euler e de Navier-Stokes, que foram encurtadas, como se fosse construída uma ponte entre essas montanhas. Um alto número de Reynolds mostra que um escoamento é turbulento, ou seja, as forças viscosas resultantes podem ser desprezadas quando comparadas com as forças de inércia e de pressão. Nesse sentido, enfatiza-se que a ilustração evidencia as equações de Euler e de Navier-Stokes representadas por duas montanhas e a teoria da camada limite como uma ponte encurtando a distância entre essas montanhas ou, até mesmo, como sendo um caminho de aproximação entre elas.
	
	
	
· Pergunta 8
0 em 1 pontos
	
	
	
	Uma canoa de alumínio se move horizontalmente ao longo da superfície de um lago a uma velocidade constante de 10 km/h. A temperatura da água do lago é de 20 ºC, especificamente naquela época do ano. O fundo da canoa tem 5 m de comprimento e é plano. A lagoa não apresenta ondas e a água somente é agitada pelos remos da canoa. Sabe-se que a viscosidade cinemática é igual a 1,407 x 10 -5
m/s, todavia, deseja-se saber se a camada limite no fundo da canoa possui um escoamento laminar ou turbulento devido a qual número de Reynolds?
	
	
	
	
		Resposta Selecionada:
	 
De transição, devido ao número de Reynolds estar dentro do intervalo de transição.
	Resposta Correta:
	 
Turbulento, devido a um alto número de Reynolds.
	Feedback da resposta:
	Sua resposta está incorreta. A alternativa está incorreta, pois, primeiramente, adequamos as unidades. Logo, a velocidade de 10 km/h será igual a uma velocidade de = 2,78 m/s. Agora, calcularemos o número de Reynolds, que será dado por Re = = = 987.917,56. Dessa forma, o escoamento será turbulento na camada limite.
	
	
	
· Pergunta 9
1 em 1 pontos
	
	
	
	Supõe-se curar (endurecer) o revestimento de uma obturação feita em um dente por meio da exposição dessa placa a uma lâmpada de infravermelho que fornece uma irradiação de 2.000 W/m 2 . Tal placa absorve 80% da irradiação proveniente da lâmpada e possui uma emissividade de 0,50. A temperatura da vizinhança é de 30 ºC e a tensão superficial é dada por   = 5,67 x 10 -8 W/m 2 . Sabe-se que não há transferência de calor na parte posterior da placa e o revestimento, ou seja, nesse caso, a convecção não estará presente. Diante do exposto, a temperatura da placa revestida é um número entre:
	
	
	
	
		Resposta Selecionada:
	 
201 e 300ºC.
	Resposta Correta:
	 
201 e 300ºC.
	Feedback da resposta:
	Resposta correta. A alternativa está correta, pois a temperatura do revestimento da placa pode ser determinada ao colocarmos uma superfície de controle em torno da superfície exposta, ou seja, = E entrada - E saída = 0. A entrada de energia é devido à absorção da irradiação da lâmpada e à transferência líquida por radiação para a vizinhança, logo, E entrada = 80% de 2.000 W/m 2 = 1.600 W/m 2. Essa energia deve ser igual a    ( ). Logo 1.600 = 0,5 x 5,67 x 10 -8 ( ). Dessa forma, temos que 564 x 10 8 = . Logo T s
= 504,67 K ou 231,67 ºC.
	
	
	
· Pergunta 10
1 em 1 pontos
	
	
	
	Leia o excerto a seguir.
 
“Apesar da ideia geral que está por trás dos critérios de semelhança ser clara (nós simplesmente igualamos os termos  ), não é sempre possível satisfazer todos os critérios conhecidos. Se um ou mais critérios de semelhança não forem satisfeitos, por exemplo, se  , a equação  não será verdadeira. Modelos em que uma ou mais condições de similaridade não são satisfeitas se denominam modelos distorcidos”.
 
MUNSON, B. R.; YOUNG, D. F.; OKIISHI, T. H. Fundamentos da Mecânica dos Fluidos . São Paulo: Edgard Blucher, 2004. p. 371-372.
 
 
A partir do exposto, sobre modelos distorcidos, analise as asserções a seguir e a relação proposta entre elas.
 
I. Os modelos distorcidos são bastante utilizados. 
Pois:
II. É muito difícil atender a todos os critérios de semelhança, ainda mais para escoamentos de rios e vertedouros.
 
A seguir, assinale a alternativa correta.
	
	
	
	
		Resposta Selecionada:
	 
As asserções I e II são proposições verdadeiras, e a II é uma justificativa correta da I.
	Resposta Correta:
	 
As asserções I e II são proposições verdadeiras, e a II é uma justificativa correta da I.
	Feedback da resposta:
	Resposta correta. A alternativa está correta, pois
a asserção I é uma proposição verdadeira, visto que os modelos distorcidos são bastante utilizados no estudo de escoamentos. A asserção II também é uma proposição verdadeira e justifica a I, pois, por meio do estudo de um escoamento distorcido, podemos obter dados para projetar o escoamento real. Podemos, ainda, ter números de Reynolds e de Froude em escalas, assim como acontece com as escalas geométricas. Esses números são usados para simular situações extremas, como terremotos e furacões.