Atividade 4 Fenômenos de Transporte

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Pergunta 1
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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.
2.001 e 3.000 Pa.
2.001 e 3.000 Pa.
Resposta correta. A alternativa está correta, 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
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Leia o excerto a seguir.
 
“A transferência de calor por convecção pode ser classificada de acordo com a natureza do
escoamento do fluido em convecção forçada: quando o escoamento é causado por meios externos e
convecção natural e quando o escoamento é originado a partir de diferenças de massas específicas
causadas por variações de temperatura no fluido”. 
BERGMAN, T. L.; LAVINE, A. S. Fundamentos de Transferência de Calor e de Massa . 8. ed. Rio de
Janeiro: LTC, 2019. p. 5.
 
Considerando o exposto, sobre transferência de calor por convecção, analise as afirmativas a seguir.
 
I. O escoamento de ar feito por um ventilador é um exemplo de convecção forçada. 
II. A água aquecendo no fogo é um exemplo de convecção natural. 
III. Os ventos que fazem um gerador eólico produzir energia são exemplos de convecção natural. 
IV. A neve caindo em um dia de muito frio é um exemplo de convecção natural. 
 
Está correto o que se afirma em:
I, III e IV, apenas.
I, III e IV, apenas.
Resposta correta. A alternativa está correta, pois processos envolvendo convecção
forçada têm equipamentos envolvidos, como ventiladores e bombas. O fogo faz com que
a convecção seja forçada. Assim, se a água se aquecesse, devido a uma temperatura
ambiente, o processo seria natural. Os ventos são exemplos de convecção natural, assim
como a formação da neve em função de baixas temperaturas.
Pergunta 3
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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.
V, V, V, F.
V, V, V, F.
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 4
Leia o excerto a seguir.
 
“A velocidade necessária no modelo também pode ser reduzida se a escala de comprimento não for
pequena, ou seja, se o modelo for relativamente grande. A seção de teste para grandes modelos
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também é grande e isso provoca o aumento dos custos do túnel de vento”.
 
MUNSON, B. R.; YOUNG, D. F.; OKIISHI, T. H. Fundamentos da Mecânica dos Fluidos . São Paulo:
Edgard Blucher, 2004. p. 377.
 
 
Considerando o exposto, sobre os parâmetros utilizados em modelos para estudos de escoamentos,
analise as afirmativas a seguir.
 
I. É possível utilizar o modelo para estudar as características de escoamentos de corpos totalmente
imersos em fluidos. 
II. Nesses estudos, é necessário manter a semelhança geométrica entre o protótipo e o modelo. 
III. Um dos critérios utilizados é o número de Reynolds, o qual deve ser igual no modelo e no
protótipo. 
IV. O número de Weber é importante para escoamentos em torno de corpos imersos. 
 
Está correto o que se afirma em:
II e III, apenas.
I, II e III, apenas.
Sua resposta está incorreta. A alternativa está incorreta, pois o estudo adimensional e a
teoria da semelhança podem fornecer dados para estudarmos as características de
escoamentos em torno de corpos totalmente imersos em um fluido. Nesse tipo de estudo,
é necessário mantermos a semelhança geométrica e a do número de Reynolds. O
número de Weber pode ser desprezado, porque, nesse tipo de escoamento, os efeitos da
tensão superficial que compõem o número de Weber não são importantes.
Pergunta 5
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Leia o excerto a seguir.
 
“A perda de carga denominada h L representa a altura adicional a qual o fluido precisa ser elevado por
uma bomba para superar as perdas por atrito do tubo. A perda de carga é causada pela viscosidade e
está relacionada diretamente à tensão de cisalhamento na parede”. 
 
ÇENGEL, Y.; CIMBALA, J. M. Mecânica dos Fluidos : Fundamentos e Aplicações. São Paulo: Mc
Graw Hill Editora, 2007. p. 285.
 
A partir do exposto, sobre perda de carga, analise as asserções a seguir e a relação proposta entre
elas. 
 
I. É possível afirmar que a potência da bomba será proporcional ao comprimento do tubo e à
viscosidade do fluido. 
Pois:
II. Quanto maior for o comprimento da tubulação, maior será a perda de carga e, quanto mais viscoso
for um fluido, maior também será a sua perda de carga.
 
A seguir, assinale a alternativa correta.
As asserções I e II são proposições verdadeiras, e a II é uma justificativa correta
da I.
As asserções I e II são proposições verdadeiras, mas a II não é uma justificativa
correta da I.
Sua resposta está incorreta. A alternativa está incorreta, pois as duas asserções
apresentadas são proposições verdadeiras, mas a asserção II não justifica a asserção I,
já que as bombas são equipamentos projetados para levar um fluido de um ponto A para
um ponto B. O que é importante para a determinação da potência da bomba é a
viscosidade do fluido, uma vez que o fluido perde velocidade devido à tensão de
cisalhamento que ocorre entre ele e a parede da tubulação. Nesse sentido, somente a
viscosidade do fluidoé importante para determinarmos a potência da bomba. O tamanho
da tubulação influenciará na tensão de cisalhamento, pois a tensão de cisalhamento é
causada pelo atrito da parede da tubulação e do líquido que, por sua vez, será maior ou
menor devido à viscosidade do fluido.
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Pergunta 6
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Leia o excerto a seguir.
 
“Em face da revolução da tecnologia da informação nas últimas décadas, um forte aumento da
produtividade industrial trouxe uma melhoria na qualidade de vida ao redor do mundo. Muitas
descobertas importantes na tecnologia da informação vêm sendo viabilizadas por avanços na
engenharia térmica que garantiam o controle preciso de temperatura em sistemas abrangendo desde
tamanhos de nanoescala, em circuitos integrados, até grandes centrais de dados repletas de
equipamentos que dissipam calor”.
BERGMAN, T. L.; LAVINE, A. S. Fundamentos de Transferência de Calor e de Massa . 8. ed. Rio de
Janeiro: LTC, 2019. p. 24.
 
Considerando o exposto, sobre energia térmica, analise as afirmativas a seguir.
 
I. Melhorias em circuitos impressos permitem que eles se tornem menores, mesmo dissipando mais
energia térmica. 
II. Nós já atingimos o máximo da capacidade de processamento de um microchip por causa da
capacidade térmica de dissipação de calor.
III. Grandes equipamentos computacionais precisam de salas refrigeradas para garantir uma boa
dissipação térmica. 
IV. A incorreta dissipação térmica de um componente pode levar à sua queima quando em
funcionamento. 
 
Está correto o que se afirma em:
I, III e IV, apenas.
I, III e IV, apenas.
Resposta correta. A alternativa está correta, pois avanços na engenharia térmica
permitiram melhorias em circuitos impressos, ou seja, eles são mais potentes, mesmo
dissipando mais energia térmica. Ainda não atingimos o máximo da capacidade de
processamento de um microchip. Isso sempre é possível se aumentar a capacidade de
processamento. Assim, essa barreira ainda está longe de ser alcançada. Grandes
computadores precisam de salas refrigeradas para garantir uma dissipação térmica
eficiente. Se um equipamento não dissipar sua energia térmica de uma maneira eficiente,
a sua temperatura interna irá aumentar e esse fato pode provocar a queima do
equipamento.
Pergunta 7
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. 
 
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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:
I, II e III, apenas.
I, II e III, apenas.
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 8
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. 
 
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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.
As asserções I e II são proposições verdadeiras, e a II é uma justificativa
correta da I.
As asserções I e II são proposições verdadeiras, e a II é uma justificativa
correta da I.
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.
Pergunta 9
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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. 
V, V, V, V.
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V, V, V, V.
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 10
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Em uma teoria, compreende-se a radiação como a propagação de ondas eletromagnéticas com as
propriedades de uma onda, por exemplo, frequência e comprimento. Os raios gama, os raios X e a
radiação ultravioleta (UV) que possuem pequeno comprimento de onda são de interesse dos físicos de
alta energia e dos engenheiros nucleares, enquanto as micro-ondas e as ondas de rádio que possuem
grandes comprimentos de onda são de interesse dos engenheiros da área elétrica.
 
MORAN, M. J. et al. Introdução à Engenharia de Sistemas Térmicos : Termodinâmica, Mecânica
dos fluidos e Transferência de calor. Rio de Janeiro: LTC, 2005. 
 
A respeito do exposto, especificamente sobre o espectro eletromagnético das ondas, verifica-se que
ele está delineado na seguinte figura:
 
 
 
Fonte: Moran et al. (2005, p. 514). 
Quanto ao espectro de radiação, analise as afirmativas a seguir e assinale V 
para a(s) Verdadeira(s) e F para a(s) Falsa(s). 
 
I. ( ) Os raios gama possuem o menor espectro de radiação. 
II. ( ) A radiação infravermelha possui um espectro de radiação maior do que a radiação ultravioleta. 
III. ( ) O raio-X possui o maior espectro de radiação. 
IV. ( ) A ordem da luz visível do maior espectro para o menor é: violeta, azul, verde, amarelo e
vermelho. 
 
Assinale a alternativa que apresenta a sequência correta.
V, V, F, F.
V, V, F, F.
Resposta correta. A alternativa está correta, pois o índice de radiação dos raios gama
varia entre 10 -5 
1 em 1 pontos
resposta: e 10 -4 m, ou seja, é o menor espectro de radiação. O índice de radiação infravermelha
é da ordem de 1 a 10 2 
m, enquanto o da radiação ultravioleta é de 10 -2 a 10 -1 
m, ou seja, o espectro de radiação infravermelha é maior do que o da radiação
ultravioleta. Quem possui o maior espectro de radiação é o micro-ondas. A ordem da luz
visível do maior espectro para o menor é: vermelho, amarelo, verde, azul e violeta.