Fenomeno do transporte atividade 04

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30/09/2020 Blackboard Learn
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Pergunta 1
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É preciso prever o arrasto aerodinâmico de um automóvel esportivo. Essa previsão deve ser feita a 50
km/h com temperatura de 25ºC. Assim, engenheiros automotivos desenvolveram um túnel de vento
para testar um protótipo modelado em uma escala 1 : 4, conforme a figura a seguir. Esse túnel de
vento está localizado em um prédio sem aquecimento. A temperatura do ar nesse túnel é de 5ºC. 
 
 
Fonte: Çengel e Cimbala (2007, p. 240). 
 
 
Sabe-se que o modelo é geometricamente similar ao protótipo. Além disso, é similar ao ar em relação
à pressão atmosférica e a temperatura é igual a 25 ºC. Com isso, temos = 1,1849 kg/m 3 e = 1,89
x 10 -5kg/m.s. Equivalentemente, temos uma temperatura T = 5 ºC, = 1,269 kg/m 3 e = 1,754 x
10 -5 kg/m.s. Nesse sentido, a velocidade do vento que os engenheiros devem colocar no túnel para
atingir a similaridade entre o modelo e o protótipo deverá ser um número entre:
101 e 200 km/h.
101 e 200 km/h.
Resposta correta. A alternativa está correta, pois existe somente uma função 
 independente, ou seja, a equação da similaridade será válida se = , em que
devemos utilizar o número de Reynolds para obtermos a similaridade. Então, temos que 
= Re m 
= = = Re p 
= . Assim, podemos resolver essa equação isolando a velocidade desconhecida
no túnel de vento para os testes do modelo, V m. Desse modo, a equação será igual a
V m = V p = 50 x x x 4 = 177,02 km/h.
Pergunta 2
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
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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.
V, V, F, F.
V, V, F, F.
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 3
Uma garrafa térmica de café pode ser estudada por analogia como um recipiente completamente
fechado, cheio de café quente, colocado em um volume de controle cujo ar e parede estão a uma
temperatura fixa, conforme se ilustra na figura a seguir. As várias formas de transferência de calor
foram denominadas pela letra q n seguida de um subíndice n= 1 até 8. 
 
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Fonte: Moran et al. (2005, p. 396). 
 
Com base no exposto, sobre transferência de calor, analise as afirmativas a seguir.
 
I. Q 2 
representa o processo de condução por meio do frasco de plástico. 
II. Q 8 
está representando a troca de calor por radiação entre a superfície externa da cobertura e a
vizinhança. 
III. Q 1 
está representando a convecção do café para o frasco de plástico.
IV. Q 6 
está representando a convecção livre. 
 
Está correto o que se afirma em:
I, II e III, apenas.
I, II e III, apenas.
Resposta correta. A alternativa está correta, pois o processo envolvendo Q 2 é,
realmente, a condução devido à diferença de temperatura da superfície do frasco em
contato com o café e a temperatura ambiente externa. A radiação ocorrerá entre a
superfície ambiente e a cobertura e está corretamente representada por Q 8. O processo
de convecção do café para o frasco plástico está corretamente representado por Q 1.
Q 6 
representa, todavia, o processo de condução por meio da cobertura.
Pergunta 4
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. 
 
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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, mas a II não é uma justificativa
correta da I.
As asserções I e II são proposições verdadeiras, mas a II não é uma justificativa
correta da I.
Resposta correta. A alternativa está correta, pois 
a asserção I é uma proposição verdadeira, já que as bombas são equipamentos
projetados para levar um fluido de um ponto A para um ponto B. A potência da bomba
depende da viscosidade do fluido. A asserção II também é uma proposição verdadeira,
mas não é uma justificativa da asserção I, pois a potência da bomba é influenciada pela
viscosidade do fluido e não pelo comprimento da tubulação, portanto, a perda de carga é
causada pela viscosidade do fluido. Ela é ocasionada pela tensão de cisalhamento da
parede. O tamanho da tubulação influenciará na tensão de cisalhamento que, por sua
vez, será causada pela viscosidade do fluido.
Pergunta 5
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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 ocorrequando 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 6
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
também é grande e isso provoca o aumento dos custos do túnel de vento”.
 
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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:
I, II e III, apenas.
I, II e III, apenas.
Resposta correta. A alternativa está correta, 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, os quais fazem parte do cálculo do número de Weber, não são importantes.
Pergunta 7
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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.
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.
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Pergunta 8
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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:
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 9
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”. 
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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 10
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
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Quarta-feira, 30 de Setembro de 2020 19h48min13s BRT
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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 
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.