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Fenômenos de Transporte

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Uma parede plana composta de uma camada interna de reboco de gesso branco e vermiculita de 5 mm, seguida de tijolo comum de 12 cm de espessura, e reboco externo de cimento e areia de 8 mm. Determinar o fluxo de calor unidirecional que passa por esta parede, sabendo que a temperatura externa média é de 34°C e a interna é mantida a 21°C.

\(\frac{q}{A}=\frac{\left(T_{4}-T_{1}\right)}{\frac{\Delta x_{A}}{k_{A}}+\frac{\Delta x_{B}}{k_{B}}+\frac{\Delta x_{C}}{k_{C}}}\)


| Materiais Estruturas para Construção | | | |
| :--: | :--: | :--: | :--: |
| Descrição/Composição | Propriedades Típicas a 300 K | | |
| | Massa Específica, $\rho$ (kg/m ${ }^{3}$ ) | Condutividade Térmica, $k$ (W/(m $\cdot$ K)) | Calor Específico, $c_{p}$ (J/(kg $\cdot$ K)) |
| Placas de Construção | | | |
| Placas de cimento-amianto | 1920 | 0,58 | - |
| Placas de gesso ou reboco | 800 | 0,17 | - |
| Compensado de madeira | 545 | 0,12 | 1215 |
| Revestimento, densidade regular | 290 | 0,055 | 1300 |
| Azulejo acústico | 290 | 0,058 | 1340 |
| Compensado, divisória | 640 | 0,094 | 1170 |
| Compensado, alta densidade | 1010 | 0,15 | 1380 |
| Aglomerado, baixa densidade | 590 | 0,078 | 1300 |
| Aglomerado, alta densidade | 1000 | 0,170 | 1300 |
| Madeiras | | | |
| Madeiras de lei (carvalho, bordo) | 720 | 0,16 | 1255 |
| Madeiras moles (abeto, pinho) | 510 | 0,12 | 1380 |
| Materiais de Alvenaria | | | |
| Argamassa de cimento | 1860 | 0,72 | 780 |
| Tijolo, comum | 1920 | 0,72 | 835 |
| Tijolo, fachada | 2083 | 1,3 | - |
| Tijolo cerâmico, oco | | | |
| 1 furo de profundidade, 10 cm de espessura | - | 0,52 | - |
| 3 furos de profundidade, 30 cm de espessura | - | 0,69 | - |
| Bloco de concreto, 3 furos ovais | | | |
| Areia/brita, 20 cm de espessura | - | 1,0 | - |
| Agregado de carvão, 20 cm de espessura | - | 0,60 | - |
| Bloco de concreto, furo retangular | | | |
| 2 furos, 20 cm de espessura, 16 kg | - | 1,1 | - |
| Idem, com furos preenchidos | - | 0,60 | - |
| Materiais para Reboco | | | |
| Reboco de cimento e areia | 1860 | 0,72 | - |
| Reboco de gesso branco e areia | 1680 | 0,22 | 1085 |
| Reboco de gesso branco e vermiculita | 720 | 0,25 | - |


A 65 W/m²
B 650 W/m²
C 6500 W/m²
D 65000 W/m²
A 65 W/m²
B 650 W/m²
C 6500 W/m²
D 65000 W/m²
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Fenômenos de Transporte
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Para determinar o fluxo de calor unidirecional que passa pela parede, precisamos usar a fórmula que você forneceu: \[ \frac{q}{A}=\frac{\left(T_{4}-T_{1}\right)}{\frac{\Delta x_{A}}{k_{A}}+\frac{\Delta x_{B}}{k_{B}}+\frac{\Delta x_{C}}{k_{C}}} \] Onde: - \(T_4 = 34°C\) (temperatura externa) - \(T_1 = 21°C\) (temperatura interna) - \(\Delta x_A\), \(\Delta x_B\), \(\Delta x_C\) são as espessuras das camadas (em metros) - \(k_A\), \(k_B\), \(k_C\) são as condutividades térmicas dos materiais. Vamos calcular as espessuras e as condutividades: 1. Espessuras: - Reboco de gesso branco e vermiculita: \(5 \, \text{mm} = 0,005 \, \text{m}\) - Tijolo comum: \(12 \, \text{cm} = 0,12 \, \text{m}\) - Reboco externo de cimento e areia: \(8 \, \text{mm} = 0,008 \, \text{m}\) 2. Condutividades: - Reboco de gesso branco e vermiculita: \(k_A = 0,25 \, \text{W/(m·K)}\) - Tijolo comum: \(k_B = 0,72 \, \text{W/(m·K)}\) - Reboco de cimento e areia: \(k_C = 0,72 \, \text{W/(m·K)}\) Agora, substituindo na fórmula: \[ \frac{q}{A} = \frac{(34 - 21)}{\frac{0,005}{0,25} + \frac{0,12}{0,72} + \frac{0,008}{0,72}} \] Calculando cada termo do denominador: - Para o reboco de gesso: \(\frac{0,005}{0,25} = 0,02\) - Para o tijolo: \(\frac{0,12}{0,72} \approx 0,1667\) - Para o reboco de cimento: \(\frac{0,008}{0,72} \approx 0,0111\) Somando os valores do denominador: \[ 0,02 + 0,1667 + 0,0111 \approx 0,1978 \] Agora, substituindo na fórmula: \[ \frac{q}{A} = \frac{13}{0,1978} \approx 65.7 \, \text{W/m²} \] Portanto, a resposta correta é: A) 65 W/m².

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Uma parede para isolamento acústico é composta de compensado de madeira com 15 mm de espessura, revestimento de densidade regular de 10 mm de espessura, e novamente compensado de madeira de 15 mm de espessura, conforme a ordem, da camada externa para a interna. Sabendo que a parede tem 200 m² de área de seção transversal e que o interior deve permanecer a 24°C, determinar a transferência de calor por condução através da parede, para um meio externo a 33°C.

\(q=\frac{A \cdot\left(T_{4}-T_{1}\right)}{\frac{\Delta x_{A}}{k_{A}}+\frac{\Delta x_{B}}{k_{B}}+\frac{\Delta x_{C}}{k_{C}}}\)


| Materiais Estruturais para Construção | | | |
| :--: | :--: | :--: | :--: |
| Descriçäo/Composição | Propriedades Tipicas a 300 K | | |
| | Massa Especifica, $\rho$ (kg/m ${ }^{3}$ ) | Condutividade Térmica, $\delta$ (W/(m $\cdot$ K)) | Calor Específico, $c_{p}$ (J/(kg $\cdot$ K)) |
| Placas de Construçäo | | | |
| Placas de cimento-amianto | 1920 | 0,58 | - |
| Placas de gesso ou reboco | 800 | 0,17 | - |
| Compensado de madeira | 545 | 0,12 | 1215 |
| Revestimento, densidade regular | 290 | 0,055 | 1300 |
| Aralejo acústico | 290 | 0,058 | 1340 |
| Compensado, divisória | 640 | 0,094 | 1170 |
| Compensado, alta densidade | 1010 | 0,15 | 1380 |
| Aglomerado, baixa densidade | 590 | 0,078 | 1300 |
| Aglomerado, alta densidade | 1000 | 0,170 | 1300 |
| Madeiras | | | |
| Madeiras de lei (carvalho, bordo) | 720 | 0,16 | 1255 |
| Madeiras moles (abeto, pinho) | 510 | 0,12 | 1380 |


A 4166,7 W
B 416,67 W
C 4,1667 W
D 41667 W
A 4166,7 W
B 416,67 W
C 4,1667 W
D 41667 W

Arquimedes de Siracusa, formado em matemática na Escola de Alexandria, mas também físico, astrônomo, engenheiro e inventor grego, que nasceu em 287 a.C. e foi assassinado na invasão Romana a Siracusa em 212 a.C., estabeleceu as primeiras noções corretas sobre o equilíbrio dos fluidos e seus dois postulados constituem a base da hidrostática. Estes postulados seriam:
I-A natureza dos fluidos é tal que, quando suas partes são colocadas uniformemente e de maneira contínua, aquela que está menos pressionada é deslocada pela que recebe maior pressão e que cada parte recebe pressão correspondente ao peso total da coluna que existe perpendicularmente sobre a mesma, a não ser que o fluido esteja contido em algum lugar ou seja comprimido por um agente externo. II- Em um fluido em repouso, a pressão se transmite em todas as direções Analisando os postulados I e II, é correto afirmar que:
A Os postulados I e II estão corretos e pertencem a Arquimedes.
B Os postulados I e II estão corretos, mas apenas o postulado I pertence a Arquimedes.
C Os postulados I e II estão corretos, mas apenas o postulado II pertence a Arquimedes.
D Os postulados I e II estão corretos, mas não pertencem a Arquimedes.

Um equipamento apresenta uma pressão máxima de trabalho de 10 atm. Porém o registro do medidor de pressão indica uma pressão de 130 psi. Este equipamento está em uma pressão adequada de trabalho?

Pressão: \(1 \mathrm{psi}=6,895 \mathrm{kPa}\)
\(1 \mathrm{lb} f / \mathrm{f}^{2}=47,88 \mathrm{~Pa}\)
\(1 \mathrm{~atm}=101,3 \mathrm{kPa}\)
\(1 \mathrm{~atm}=14,7 \mathrm{psi}\)
\(1 \mathrm{in} \mathrm{Hg}=3,386 \mathrm{kPa}\)
\(1 \mathrm{~mm} \mathrm{Hg}=133,3 \mathrm{~Pa}\)

A Está, pois sua pressão é maior que a pressão máxima de trabalho, de 10 atm.
B Não está, pois sua pressão de trabalho é equivalente a 8,8 atm.
C Está, pois está a uma pressão menor que a máxima de trabalho, de 147 psi.
D Não está, pois está exatamente no valor da pressão máxima de trabalho.
A Está, pois sua pressão é maior que a pressão máxima de trabalho, de 10 atm.
B Não está, pois sua pressão de trabalho é equivalente a 8,8 atm.
C Está, pois está a uma pressão menor que a máxima de trabalho, de 147 psi.
D Não está, pois está exatamente no valor da pressão máxima de trabalho.

Uma parede de um forno é constituída internamente de Tijolo Refratário de Cromita de 76 mm de espessura, seguida de Placa de Cimento Amianto com 5 mm de espessura e de placa de aço Inox do tipo AISI 304 de 2 mm de espessura. Sabendo que a temperatura interna do forno é de 900°C e a do ambiente externo média é de 27°C, determinar o fluxo de calor do forno para o meio externo, por Condução.

\(\frac{q}{A}=q^{\prime}=\frac{\Delta T}{\frac{\Delta \bar{x}_{1}}{k_{1}}+\frac{\Delta \bar{x}_{2}}{k_{2}} \cdot \frac{\Delta \bar{x}_{3}}{k_{3}}}\)


| Outros Materiais | | | |
| :--: | :--: | :--: | :--: |
| Descriçãol Composição | Temperatura (K) | Massa Específica, $\rho$ (kg/m ${ }^{3}$ ) | Condutividade Térmica, $k$ (W/(m $\cdot$ K)) |
| Asfalto | 300 | 2115 | 0,062 |
| Bakelite | 300 | 1300 | 1,4 |
| Tijolos refratários | | | |
| Carborundo | 872 | - | 18,5 |
| | 1672 | - | 11,0 |
| Tijolo de cromita | 473 | 3010 | 2,3 |
| | 823 | | 2,5 |
| | 1173 | | 2,0 |
| Descrição/Composição | | | | | | Propriedades Típicas a 300 K | | | | |
| --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- |
| | | | | | | Massa Específica, $\rho$ (kg/m ${ }^{3}$ ) | Condutividade Térmica, $k$ (W/(m $\cdot$ K)) | Calor Específico, $c_{p}$ (J/(kg $\cdot$ K)) | | |
| Placas de Construção | | | | | | | | | | |
| Placas de cimento-amianto | | | | | | 1920 | 0,58 | - | | |
| Placas de gesso ou reboco | | | | | | 800 | 0,17 | - | | |
| Compensado de madeira | | | | | | 545 | 0,12 | 1215 | | |
| Revestimento, densidade regular | | | | | | 290 | 0,055 | 1300 | | |
| Aralejo acústico | | | | | | 290 | 0,058 | 1340 | | |
| Compensado, divisória | | | | | | 640 | 0,094 | 1170 | | |
| Compensado, alta densidade | | | | | | 1010 | 0,15 | 1380 | | |
| Aglomerado, baixa densidade | | | | | | 590 | 0,078 | 1300 | | |
| Aglomerado, alta densidade | | | | | | 1000 | 0,170 | 1300 | | |
| Madeiras | | | | | | | | | | |
| Madeiras de lei (carvalho, bordo) | | | | | | 720 | 0,16 | 1255 | | |
| Madeiras moles (abeto, pinho) | | | | | | 510 | 0,12 | 1380 | | |
| Materiais de Alvenaria | | | | | | | | | | |
| Argamassa de cimento | | | | | | 1860 | 0,72 | 780 | | |
| Composição | Ponto de Fusão (K) | Propriedades a 300 K | | | | Propriedades em Várias Temperaturas (K) | | | | | | |
| --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- |
| | | $\rho$ (kg/m ${ }^{3}$ ) | $c_{p}$ (J/(kg $\cdot$ K)) | $k$ (W/(m $\cdot$ K)) | $\alpha \cdot 10^{6}$ (m ${ }^{2}$ /s) | 100 | 200 400 | 400 600 | 800 1000 | 1000 1200 | 1200 1500 | |
| Agro-cerbono | | | | | | | | | | | | |
| Não ligado | | 7834 | 434 | 60,5 | 17,7 | | 56,7 | 48,0 | 39,2 | 30,0 | | |
| (Mn $\leq 1 \%$, Si $\leq 0,1 \%$ ) | | | | | | | 487 | 559 | 685 | 1169 | | |
| AISI 1010 | | 7832 | 434 | 63,9 | 18,8 | | 58,7 | 48,8 | 39,2 | 31,3 | | |
| | | | | | | 487 | 559 | 685 | 1168 | | |
| Carbono-silício | | 7817 | 446 | 51,9 | 14,9 | | 49,8 | 44,0 | 37,4 | 29,3 | | |
| (Mn $\leq 1 \%$, 0,1 $\%<$ Si $\leq 0,6 \%$ ) | | | | | | | 501 | 582 | 609 | 971 | | |
| Carbono-manganês-silício | | 8131 | 434 | 41,0 | 11,6 | | 42,2 | 39,7 | 33,0 | 27,6 | | |
| ( $1 \%<$ Mn $\leq 1,65 \%$, 0,1 $\%<$ Si $\leq 0,6 \%$ ) | | | | | | | 487 | 559 | 685 | 1090 | | |
| Agro (com baixo teor de cromo (Cr-1Mo-5) | | | | | | | | | | | | |
| (0,18 $\%$ C, 0,65 $\%$ Cr, 0,23 $\%$ Mo, 0,6 $\%$ Si) | | 7822 | 444 | 37,7 | 10,9 | | 38,2 | 36,7 | 33,3 | 26,9 | | |
| | | | | | | 492 | 575 | 688 | 969 | | |
| 1 Cr-1 Mo | | 7838 | 442 | 42,3 | 12,2 | | 42,0 | 39,1 | 34,5 | 27,4 | | |
| (0,16 $\%$ C, 1 $\%$ Cr, 0,54 $\%$ Mo, 0,39 $\%$ Si) | | | | | | | 492 | 575 | 688 | 969 | | |
| 1 Cr-V | | 7836 | 443 | 48,9 | 14,1 | | 46,8 | 42,1 | 36,3 | 28,2 | | |
| (0,2 $\%$ C, 1,02 $\%$ Cr, 0,15 $\%$ V) | | | | | | | 492 | 575 | 688 | 969 | | |
| Agro inoxidável | | | | | | | | | | | | |
| AISI 302 | | 8055 | 480 | 15,1 | 3,91 | | 17,3 | 20,0 | 22,8 | 25,4 | | |
| | | | | | | 512 | 559 | 585 | 606 | | |
| AISI 304 | 1670 | 7900 | 477 | 14,9 | 3,95 | 9,2 | 12,6 | 16,6 | 19,8 | 22,6 | 25,4 | 28,0 31,7 |


A \(q^{\prime}=-187 \mathrm{~kW} / \mathrm{m}^{2}\)
B \(q^{\prime}=187 \mathrm{~kW} / \mathrm{m}^{2}\)
C \(q^{\prime}=18,7 \mathrm{~kW} / \mathrm{m}^{2}\)
D \(q^{\prime}=-18,7 \mathrm{~kW} / \mathrm{m}^{2}\)
A \(q^{\prime}=-187 \mathrm{~kW} / \mathrm{m}^{2}\)
B \(q^{\prime}=187 \mathrm{~kW} / \mathrm{m}^{2}\)
C \(q^{\prime}=18,7 \mathrm{~kW} / \mathrm{m}^{2}\)
D \(q^{\prime}=-18,7 \mathrm{~kW} / \mathrm{m}^{2}\)

Os sistemas de unidades mais comuns são o Sistema Métrico Absoluto, o Sistema Internacional de Medidas (SI), o Sistema Gravitacional Britânico e o Sistema Inglês de Engenharia (EE).

Sobre o Sistema Métrico Absoluto, analise as frases abaixo:

I- Também conhecido como Sistema Imperial Britânico foi definido em uma Carta Magna, em 1215, na qual foram institucionalizados padrões de medidas a partir de medidas estabelecidas na capital da época, que era Winchester.

II- Esse sistema foi criado, tendo base decimal e tomando como base referenciais que não se alterariam, por exemplo, definir 1 grama como a unidade de massa de 1 cm³ de água a 4°C.

Sobre as frases I e II, assinale a alternativa correta:
A As frases I e II estão corretas e a frase II complementa a frase I.
B A frase I está correta e a frase II está incorreta.
C A frase I está incorreta e a frase II está correta.
D As frases I e II estão corretas, mas a frase II não complementa a frase I.

Processos de transferência de calor podem ser quantificados por meio de equações de taxa apropriadas. Quando se tem um gradiente de temperatura dentro de uma substância homogênea, isso resulta em uma taxa de transferência de calor dada pela equação:

\(q=-k . A .(\delta T / \delta x \delta T / \delta x)\)

Em que: $q=$ quantidade de calor (W); $k=$ condutividade térmica (W/m.K); $A=$ área da seção transversal (m²) e $\delta T / \delta x \delta T / \delta x=$ gradiente de temperatura na direção normal à área de seção transversal (K/m).

Esta equação representa qual lei da Transferência de Calor?
A Lei de Newton da condução
B Lei de Fourier da convecção
C Lei de Newton da convecção
D Lei de Fourier da condução

Imagine dois fluidos diferentes percorrendo a mesma distância em dutos de mesmo material e mesma seção transversal nas mesmas condições de temperatura e pressão. É intuitivo concluir que o duto de maior viscosidade levará um tempo maior para percorrer esta distância do que o de menor viscosidade.
Com relação ao texto apresentado, identificar a viscosidade que relacionada ao deslocamento dos fluidos nos dutos.
A viscosidade dinâmica
B viscosidade cinemática
C viscosidade dinâmica e viscosidade cinemática
D Não há tipos de viscosidade que possam se relacionar com o texto.

Analise as frases abaixo:
I - Em 1883, Osborne Reynolds apresentou para a comunidade científica um experimento que mostrou a existência de dois tipos de escoamento, laminar e turbulento. Reynolds observou, além dos escoamentos laminar e turbulento, que havia uma região de transição do escoamento laminar para o escoamento turbulento, sem um entendimento sobre qual intensidade de perturbação geraria esta região. Nesta região ele identificou o aparecimento súbito de turbilhões, chegando a indicar que o intervalo desses turbilhões seria um dado importante para caracterizar a transição.
II - Postulou, como resultado de suas observações, que no escoamento laminar a perda de carga variava linearmente com a velocidade, sendo que no escoamento turbulento a perda de carga variava com o quadrado da velocidade.

Com base nas frases acima, assinale a alternativa correta.
A) A frase I e a frase II estão corretas e a frase II complementa a frase I
B) A frase I e a frase II estão corretas, porém a frase II não complementa a frase I
C) A frase I está correta e a frase II está errada
D) A frase I está errada e a frase II está correta

Em 1883, Osborne Reynolds apresentou para a comunidade científica um experimento que mostrou a existência de dois tipos de escoamento, sendo que no primeiro tipo as camadas do fluido seguem ao longo de linhas de movimento que se deslocam de forma direta ao longo do tubo e no segundo as camadas do fluido se movem em trajetórias sinuosas da forma menos direta possível.
Identificou assim quais tipos de escoamento?
A Viscoso e não viscoso.
B Laminar e turbulento.
C Paralelo e transversal.
D Mássico e volumétrico.

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