ATV 4 FENOMENOS DE TRANSPORTE

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	SIM0435 FENÔMENOS DE TRANSPORTE EAD -
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	ATIVIDADE 4 (A4)
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	10 em 10 pontos  
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	 horas, 44 minutos
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· Pergunta 1
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.
	Comentário 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 2
1 em 1 pontos
	
	
	
	Leia o excerto a seguir.
 
“Os escoamentos em canais, rios, vertedouros e aqueles em torno de cascos de navios são bons exemplos de escoamentos em uma superfície livre. As forças gravitacional e de inércia são importantes nessa classe de problemas. Assim, o número de Froude se torna um parâmetro importante de semelhança”.
 
MUNSON, B. R.; YOUNG, D. F.; OKIISHI, T. H. Fundamentos da Mecânica dos Fluidos . São Paulo: Edgard Blucher, 2004. p. 379.
 
A respeito dos escoamentos em superfícies livre, analise as afirmativas a seguir e assinale V para a(s) Verdadeira(s) e F para a(s) Falsa(s).
 
I. (   ) As variáveis geométricas são importantes nesse tipo de escoamento.
II. (   ) O número de Reynolds é importante nesse tipo de escoamento.
III. (   ) O modelo e o protótipo operam no mesmo campo gravitacional.
IV. (  ) A escala de velocidade é o quadrado da escala de comprimento nesse tipo de estudo.
 
Assinale a alternativa que apresenta a sequência correta.
	
	
	
	
		Resposta Selecionada:
	 
V, V, V, F.
   
	Resposta Correta:
	 
V, V, V, F.
  
	Comentário da resposta:
	Resposta correta. A alternativa está correta. As variáveis geométricas são importantes em todos os tipos de escoamento, assim como o número de Reynolds. O modelo e o protótipo apresentam o mesmo campo gravitacional, logo, podemos desprezar esse fator. Já a escala de velocidade é determinada pela raiz quadrada da escala do comprimento.
	
	
	
· Pergunta 3
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.
	Comentário 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 4
1 em 1 pontos
	
	
	
	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.
	
	
	
	
		Resposta Selecionada:
	 
As asserções I e II são proposições verdadeiras, mas a II não é uma justificativa correta da I.
	Resposta Correta:
	 
As asserções I e II são proposições verdadeiras, mas a II não é uma justificativa correta da I.
	Comentário da resposta:
	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
1 em 1 pontos
	
	
	
	O problema da falta de acesso de água potável foi estudado por vários pesquisadores. Nesse contexto, um projeto vem se destacando por limpar a água de cisternas somente com a utilização da luz solar. As cisternas captam a água da chuva por meio de tubulações que utilizam telhados e calhas e, ao tomarem contato com esses elementos, verifica-se que a água limpa da chuva se contamina com os resíduos de poluição presentes nessas edificações. O processo para limpeza da água da cisterna consiste em expor à intensa luz solar, por meio de um recipiente de alumínio, a água captada pela cisterna. Como o semiárido nordestino apresenta um intenso índice de radiação solar, essa radiação purifica a água, eliminando a sujeira que poderia ter.
 
Referente ao exposto, sobre o uso da luz solar para purificar a água, analise as asserções a seguir e a relação proposta entre elas.
 
I. Esse processo funciona devido à luz solar que pode ser utilizada para purificar a água.  
Pois:
II. Quando expomos essa água à luz solar, ela se aquece devido à radiação emitida pelo sol.
 
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, ea II é uma justificativa correta da I.
	Comentário da resposta:
	Resposta correta. A alternativa está correta, pois
a asserção I é uma proposição verdadeira, já que o processo de purificação da água realmente funciona, visto que há pesquisadores que já conquistaram vários prêmios. A asserção II também é uma proposição verdadeira e justifica a I, pois a luz solar aquece a água, purificando-a devido à intensa radiação solar presente na região semiárida.
	
	
	
· Pergunta 6
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.
	Comentário 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 7
1 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:
	 
Turbulento, devido a um alto número de Reynolds.
	Resposta Correta:
	 
Turbulento, devido a um alto número de Reynolds.
	Comentário da resposta:
	Resposta correta. A alternativa está correta, 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 8
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.
	Comentário 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 9
1 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:
	 
2.001 e 3.000 Pa.
	Resposta Correta:
	 
2.001 e 3.000 Pa.
	Comentário da resposta:
	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 10
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.
	Comentário 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.
	
	
	
Sexta-feira, 28 de Maio de 2021 22h25min36s BRT