Grátis: O número Prandtl é um número sem dimensão, nomeado em homenagem ao seu inventor, um engenheiro alemão Ludwig Prandtl, que também identificou a cama... – Questões Respondidas

Termodinâmica

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O número Prandtl é um número sem dimensão, nomeado em homenagem ao seu inventor, um engenheiro alemão Ludwig Prandtl, que também identificou a camada limite. Esse número relaciona a difusividade do momento e a difusividade térmica e é função da viscosidade dinâmica (μ), do calor específico a pressão constante (Cp) e da condutividade térmica (k).

Assinale a alternativa que contém a expressão que define o Número de Prandtl:

a.
(μ.Cp)/k

b.
μ/(Cp.k)

c.
Cp/(μ.k)

d.
k/(μ.Cp)

e.
(k.Cp)/μ

há 7 meses

há 7 meses

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Respostas

Ed

há 7 meses

O número de Prandtl (Pr) é uma grandeza adimensional que relaciona a difusividade do momento (viscosidade) com a difusividade térmica. A expressão que define o número de Prandtl é dada por: \[ Pr = \frac{\mu \cdot C_p}{k} \] Analisando as alternativas: a) (μ.Cp)/k - Esta é a expressão correta para o número de Prandtl. b) μ/(Cp.k) - Esta não é a expressão correta. c) Cp/(μ.k) - Esta não é a expressão correta. d) k/(μ.Cp) - Esta não é a expressão correta. e) (k.Cp)/μ - Esta não é a expressão correta. Portanto, a alternativa correta é: a) (μ.Cp)/k.

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Devido às condições de temperatura, geometria e velocidade de fluidos, a troca de calor na fornalha, onde ocorre a combustão, é basicamente por radiação térmica. A parcela convectiva nesta região, se comparada a troca de calor por radiação, é pequena, podendo ser desprezada.
Considere uma fornalha que se encontra a 1200 °C e se comporta como corpo negro, emitindo calor por radiação. A energia radiante emitida por esse corpo, em kW/m , corresponde a, aproximadamente:
a. 426,73
b. 328,93
c. 268,34
d. 238,48
e. 372,12

Em um laticínio, leite integral a 293 K, massa específica de 1030 kg/m³ e viscosidade de 2,12 cp está escoando a uma vazão de 0,605 kg/s em uma tubulação de 63,5 mm de diâmetro.
Assinale a alternativa que apresenta o número de Reynolds e a classificação correta para esse escoamento.
a. 12632,90 – turbulento
b. 1629,89 – laminar
c. 5707,51 - turbulento
d. 1987,56 - laminar
e. 4571,75 – turbulento

Muitas vezes associamos os fenômenos de transferência de calor a operações de aquecimento, mas eles também são fundamentais em etapas de resfriamento nas indústrias.
Um grande tanque industrial é utilizado para armazenar água que volta do processo de resfriamento. Esse tanque apresenta paredes de 30,5 cm de espessura e são constituídas de concreto (k = 1,31 W/m.K). Em um dia normal de operação, foram medidas as seguintes temperaturas: temperatura da água no interior do tanque = 19,1 °C; temperatura do ar exterior = 25,4 °C; temperatura da face interna da parede = 21,3 °C; temperatura da face externa da parede = 24,2 °C. De posse desses dados, assinale a alternativa que contém os coeficientes de transferência de calor por convecção interno e externo à parede, respectivamente:
a. 8,42 W/m².K e 17,33 W/m².K
b. 9,31 W/m².K e 15,83 W/m².K
c. 7,89 W/m².K e 12,56 W/m².K
d. 12,11 W/m².K e 9,31 W/m².K
e. 10,33 W/m².K e 7,89 W/m².K

Uma indústria utiliza uma tubulação para o transporte de um fluido que é composta de dois trechos que apresentam diâmetros diferentes: D1 = 80 mm e D2 = 120 mm. Nessa tubulação, a vazão de fluido é de 60 L/s. A alternativa que apresenta a velocidade média de escoamento do fluido para os trechos 1 e 2, é, respectivamente:

a.
12,87 m/s e 6,78 m/s

b.
14,76 m/s e 7,81 m/s

c.
15,11 m/s e 3,71 m/s

d.
9,85 m/s e 4,46 m/s

e.
11,94 m/s e 5,31 m/s

Na engenharia, muitas vezes é interessante dimensionar as equações e combinar variáveis que formam números adimensionais. No estudo de convecção isso não é diferente, afinal é uma forma de reduzir o número total de variáveis.

Com relação a esses números adimensionais, assinale a alternativa correta:

a.
O número de Mach indica o aumento da transferência de calor como resultado da convecção frente à transferência de calor obtida por condução.

b.
O número de Reynolds indica o aumento da transferência de calor como resultado da convecção frente à transferência de calor obtida por condução.

c.
O número de Prandtl indica o aumento da transferência de calor como resultado da convecção frente à transferência de calor obtida por condução.

d.
O número de Froude indica o aumento da transferência de calor como resultado da convecção frente à transferência de calor obtida por condução.

e.
O número de Nusselt indica o aumento da transferência de calor como resultado da convecção frente à transferência de calor obtida por condução.

Os tanques de armazenamento são recipientes destinados ao armazenamento de fluidos à pressão atmosférica. Numa indústria, um fluido incompressível em repouso é armazenado em um tanque. Um operador descuidado acaba derrubando três porcas metálicas (A, B e C) dentro deste tanque, conforme ilustrado na figura a seguir:

Todas as porcas acabam na mesma profundidade, mas com orientações diferentes. Assinale a alternativa verdadeira sobre a pressão na superfície dessas porcas:

a.
A pressão na porca C é maior.

b.
A pressão na porca B é maior.

c.
A pressão nas três porcas é a mesma.

d.
A pressão na porca A é maior.

e.
A pressão nas porcas A e C é menor do que a da porca B.

É muito comum quando pensamos nas instalações hidráulicas residenciais lembrarmos dos sistemas de tubulações utilizadas para o transporte de água. Trata-se de um conjunto de tubos e conexões interligados usado para o transporte desse fluido. Sua principal finalidade é constituir uma rede ou instalação correlata para conduzir esses líquidos de um local para outro.
Considere uma tubulação que transporta água de um ponto A para um ponto B, conforme indicado na figura a seguir. Sabe-se que no ponto A, a área da seção transversal da tubulação é equivalente a 1,5 m², enquanto, no ponto B, essa área é de 0,6 m². Além disso, a pressão no ponto A é de 150000 Pa, enquanto no ponto B a pressão é de 120000 Pa. Nessa condição, a vazão nessa tubulação, admitindo peso específico da água igual a 10000 N/m³ e aceleração da gravidade de 10 m/s², é de:
a. 15,7 m³/s
b. 12,8 m³/s
c. 10,6 m³/s
d. 18,6 m³/s
e. 21,2 m³/s

Uma empresa possui um tanque no formato de prisma retangular, com capacidade para armazenar 10000 litros de água da chuva, que é reaproveitada para limpeza. Esse tanque tem 2,5 m de comprimento e 0,8 m de largura.
Considerando que a gravidade é igual a 10 m/s², a pressão hidrostática exercida pela água, no fundo do tanque, é de:
a. 53,19 kPa
b. 49,85 kPa
c. 12,56 kPa
d. 37,82 kPa
e. 23,45 kPa