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Fenômenos de Transporte

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Na análise do sistema de escoamento de fluidos em tubulações, as perdas de pressão normalmente são expressas em termos da altura equivalente da coluna de fluido, chamada de perda de carga (hp).
Com base nos conceitos envolvendo o cálculo de perda de carga ou queda de pressão no escoamento, analise as sentenças a seguir:

I- A perda de carga é causada pela viscosidade e está relacionada diretamente à tensão de cisalhamento na parede do tubo.

II- A perda de carga representa a altura adicional a que o fluido precisa ser elevado por uma bomba para superar as perdas por atrito do tubo.

III- Depois que a queda de pressão (ou perda de carga) for conhecida, a potência de bombeamento necessária para superar a perda de energia do fluido pode ser determinada.

Assinale a alternativa CORRETA:
I- A perda de carga é causada pela viscosidade e está relacionada diretamente à tensão de cisalhamento na parede do tubo.
II- A perda de carga representa a altura adicional a que o fluido precisa ser elevado por uma bomba para superar as perdas por atrito do tubo.
III- Depois que a queda de pressão (ou perda de carga) for conhecida, a potência de bombeamento necessária para superar a perda de energia do fluido pode ser determinada.
A As sentenças I, II e III estão corretas.
B Somente a sentença III está correta.
C Somente a sentença II está correta.
D Somente a sentença I está correta.

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Vamos analisar cada sentença: I- A perda de carga é causada pela viscosidade e está relacionada diretamente à tensão de cisalhamento na parede do tubo. Correto. A perda de carga ocorre devido ao atrito viscoso entre o fluido e a parede do tubo, que está relacionado à tensão de cisalhamento. II- A perda de carga representa a altura adicional a que o fluido precisa ser elevado por uma bomba para superar as perdas por atrito do tubo. Correto. A perda de carga é a energia que deve ser fornecida para compensar as perdas por atrito, expressa como altura equivalente. III- Depois que a queda de pressão (ou perda de carga) for conhecida, a potência de bombeamento necessária para superar a perda de energia do fluido pode ser determinada. Correto. Conhecendo a perda de carga, é possível calcular a potência que a bomba precisa fornecer para manter o escoamento. Portanto, todas as sentenças I, II e III estão corretas. Resposta correta: A As sentenças I, II e III estão corretas.

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Apesar da complexidade envolvida no fenômeno da convecção, a taxa de transferência de calor por convecção pode ser expressa pela lei de Newton do resfriamento, conforme equação a seguir:

q = h·A·(Ts - T∞)
Com base nesta equação, analise as sentenças a seguir:

I- O termo "h" é chamado de coeficiente de transferência de calor por convecção e é uma propriedade que só depende do tipo de fluido.

II- O termo "A" é a área superficial em contato com o fluido.

III- O termo "T∞" se refere à temperatura do fluido em contato com a superfície sólida.
Assinale a alternativa CORRETA:
I- O termo "h" é chamado de coeficiente de transferência de calor por convecção e é uma propriedade que só depende do tipo de fluido.
II- O termo "A" é a área superficial em contato com o fluido.
III- O termo "T∞" se refere à temperatura do fluido em contato com a superfície sólida.
A As sentenças I e II estão corretas.
B As sentenças I e III estão corretas.
C Somente a sentença II está correta.
D As sentenças II e III estão corretas.

A resistência térmica à transmissão de calor por condução depende da geometria do sistema. Usando a Lei de Fourier e a analogia com a Lei de Ohm, podemos definir a equação de resistência térmica para geometrias cartesianas, cilíndricas e esféricas.
Com base no exposto, classifique V para as sentenças verdadeiras e F para as sentenças falsas:
( ) Quanto maior a resistência térmica, maior a taxa de transferência de calor por uma parede plana.
( ) Para o cálculo de resistência térmica total de uma associação de paredes planas configuradas em série, basta somar as resistências individuais de cada parede da associação.
( ) Uma forma de aumentar a resistência térmica de uma parede plana é reduzir a sua espessura.
A V - V - F.
B V - F - V.
C F - V - F.
D F - F - V.

A equação de Bernoulli pode ser aplicada para descrever o balanço de energias mecânicas em um escoamento de fluido em regime permanente. A partir de um somatório da energia potencial, energia cinética e energia de fluxo de um fluido, é possível determinar a sua carga hidráulica de escoamento.
Considerando o balanço de energia mecânica aplicado ao escoamento em regime permanente de um fluido e nas formas de apresentação da equação de Bernoulli, faça uma análise dimensional das equações apresentadas. Em seguida, associe os itens, utilizando o código a seguir:

I- Esta forma da equação de Bernoulli apresenta os termos de energia mecânica na unidade de energia (N·m ou J).

II- Esta forma da equação de Bernoulli apresenta os termos de energia mecânica na unidade de comprimento (m).

III- Esta forma da equação de Bernoulli apresenta os termos de energia mecânica na unidade de energia por massa (J/kg).

Assinale a alternativa que apresenta a sequência CORRETA:
I- Esta forma da equação de Bernoulli apresenta os termos de energia mecânica na unidade de energia (N·m ou J).
II- Esta forma da equação de Bernoulli apresenta os termos de energia mecânica na unidade de comprimento (m).
III- Esta forma da equação de Bernoulli apresenta os termos de energia mecânica na unidade de energia por massa (J/kg).
A II - III - I.
B III - I - II.
C II - I - III.
D I - II - III.

A equação de Bernoulli é utilizada como um balanço de energias mecânicas no escoamento de um fluido. Segundo a equação de Bernoulli, para uma linha de corrente em um escoamento permanente sem atrito, se em um dado ponto 'A' dessa linha a pressão aumentar em relação à pressão em outro ponto 'B', existe um o efeito a ser esperado. Sobre esse efeito, assinale a alternativa CORRETA: A) A velocidade do escoamento em 'A' é maior do que em 'B', caso as cotas nos dois pontos sejam iguais. B) A velocidade do escoamento em 'A' é menor do que em 'B', caso as cotas nos dois pontos sejam iguais. C) Tanto a velocidade do escoamento como a cota do ponto 'A' são necessariamente maiores do que em 'B'. D) A cota do ponto em 'A' é maior do que a do ponto 'B', caso os escoamentos nos dois pontos tenham a mesma velocidade.

Sabemos que todos os corpos emitem continuamente energia devido a sua temperatura; essa energia é conhecida como radiação térmica, segundo a clássica teoria eletromagnética de Maxwell. Considere qual é a lei que rege o fenômeno de Radiação Térmica. Em seguida, assinale a alternativa CORRETA: A) Lei de Poisson. B) Lei de Stefan-Boltzmann. C) Lei de Newton do resfriamento. D) Lei de Fourier-Biot.

O diagrama de Moody é um dos diagramas mais utilizados na Engenharia. Ele apresenta o fator de atrito de Darcy (fD) para o escoamento em um tubo como uma função do número de Reynolds (Re) e de rugosidade relativa (ε/D) em um amplo intervalo.
Com base nesse conceito, avalie as asserções a seguir e a relação proposta entre elas:

I- Para um tubo com diâmetro constante, a rugosidade relativa é um parâmetro constante e não se altera ao longo do tempo devido ao uso da tubulação.

PORQUE

II- A rugosidade das tubulações disponíveis comercialmente não é uniforme e aumenta devido ao depósito de materiais sólidos dissolvidos na superfície interna dos tubos.

Assinale a alternativa CORRETA:
I- Para um tubo com diâmetro constante, a rugosidade relativa é um parâmetro constante e não se altera ao longo do tempo devido ao uso da tubulação.
II- A rugosidade das tubulações disponíveis comercialmente não é uniforme e aumenta devido ao depósito de materiais sólidos dissolvidos na superfície interna dos tubos.
A A asserção I é uma proposição verdadeira, e a asserção II é uma proposição falsa.
B A asserção I é uma proposição falsa, e a asserção II é uma proposição verdadeira.
C As asserções I e II são proposições falsas.
D As asserções I e II são proposições verdadeiras, e a asserção II é uma justificativa correta da asserção I.

Um dos mecanismos de transferência de calor é a convecção. Este tipo de mecanismo difere da condução e da radiação em alguns aspectos.
Sobre a convecção de calor, analise as sentenças a seguir:

I- Convecção é um mecanismo de transferência de energia entre uma superfície sólida e o fluido adjacente que está em movimento.

II- Quanto maior a velocidade do fluido sobre uma superfície sólida a temperatura diferente, menor será a transferência de calor por convecção.

III- A convecção envolve efeitos combinados de condução de calor e movimento de fluidos.
Assinale a alternativa CORRETA:
I- Convecção é um mecanismo de transferência de energia entre uma superfície sólida e o fluido adjacente que está em movimento.
II- Quanto maior a velocidade do fluido sobre uma superfície sólida a temperatura diferente, menor será a transferência de calor por convecção.
III- A convecção envolve efeitos combinados de condução de calor e movimento de fluidos.
A As sentenças II e III estão corretas.
B As sentenças I e II estão corretas.
C As sentenças I e III estão corretas.
D Somente a sentença II está correta.