Questões de Concurso sobre Fenômenos de Transporte: Mecânica dos Fluidos, Transferência de Calor e Transferência de Massa

Considere um gás ideal a 30ºC e 100 kPa escoando em regime permanente em um duto horizontal de seção constante. Uma aferição da corrente de saída do gás mostrou 2% de CO₂ em volume. Para estimar a vazão do gás na entrada do duto, injetou-se CO₂ puro na vazão de 0,2 m³ /min proveniente de um cilindro de CO₂ a 15ºC e pressão de 150 kPa. Após a injeção de CO₂, a corrente de saída mostrou 5% de CO₂ em volume. A vazão volumétrica do gás na entrada do duto é aproximadamente:

(R = 8,314 m³Pa/mol.K)

Frequentemente, lê-se no noticiário que o aumento da temperatura da atmosfera não deve exceder 2 ºC até o final deste século, sob pena de efeitos severos ao clima mundial. A massa da atmosfera terrestre é cerca de 5 · 10¹⁸ kg.

A quantidade de calor necessária para que ocorra essa elevação de temperatura é de

Dado: C_p (ar) = 1.000 J · kg^-1 · K^-1

O gráfico a seguir apresenta a transformação de um gás ideal monoatômico ao receber uma quantidade de calor 2000 kJ.

A variação de energia interna do gás, em kJ, é igual a

Um recipiente é aquecido em um fogão para ferver água. Sabe-se que o calor é transferido do fogão para a panela a uma taxa de 1000 W.

Quando a superfície da base do recipiente, que está exposta ao fogão, alcança 105° C, a temperatura do fundo que está em contato com a água, em ⁰C, é de

Dados: - diâmetro do fundo do recipiente (D): 400 mm;

- espessura do fundo do recipiente (e): 2π mm;

- condutividade do material do recipiente (k): 100 W/mK.

Uma seção de cano de água redutora tem um diâmetro de entrada de 50 mm e um diâmetro de saída de 30 mm. Se a velocidade de entrada constante (em média na área de entrada) é 2,7 m / s, a velocidade de saída é:

Informe se é verdadeiro (V) ou falso (F) o que se afirma sobre transferência de calor.

( ) Regime estacionário ou permanente é quando o calor transmitido em um sistema depende do tempo.

( ) Regime transiente é quando a temperatura varia com o tempo e a posição; portanto, varia a energia interna e ocorre armazenamento de energia.

( ) A taxa de condução de calor em determinada direção é proporcional ao gradiente de temperatura (dT/ dx).

( ) A condução é o processo de propagação do calor que se dá por contato entre as partículas, não necessitando de um meio para ocorrer.

De acordo com as afirmações, a sequência correta é

A água é largamente utilizada em vários processos como agente de resfriamento, pois ela apresenta um calor específico relativamente elevado, tornando-a própria para as operações de resfriamento. Com relação aos processos de resfriamento da água em uma torre ou equipamento similar, pode-se afirmar que ocorre transferência de calor:

Pode-se utilizar de vapor como principal fonte de aquecimentos para diversos processos industriais: reatores químicos, trocadores de calor, evaporadores, secadores e inúmeros equipamentos térmicos. Quando uma substância pura está na fase vapor e o vapor na pressão de saturação está a uma temperatura maior do que a correspondente temperatura de saturação, dá-se o nome de vapor:

Uma caldeira tem um volume interno de 3,4 m³, sendo que inicialmente 2,8m³ são ocupados por água líquida (ƿ = 1.000Kg/m³) e o restante é ocupado por vapor (ƿ = 65 Kg/m³). A massa inicial total de líquido e vapor na caldeira é:

Rotâmetro é um medidor de fluxo industrial utilizado para medir as vazões de líquidos e gases. A operação do rotâmetro baseia-se no princípio de:

No projeto de um trocador de calor com correntes cruzadas, tubos aletados, um só passe e os fluídos não misturados, deve-se adotar no procedimento para o cálculo da área de troca térmica, a razão entre:

As velocidades médias de escoamento no primeiro e segundo trechos de uma instalação de bombeamento, respectivamente, em que escoam 18 m³/min de um fluido, considerando que o primeiro trecho tem área de escoamento de 500 cm² enquanto o segundo trecho tem 100 cm² de área de escoamento, são:

O Número de Reynolds e o regime de escoamento para um fluido, escoando em uma tubulação circular de 20 cm de diâmetro, a uma velocidade de 18,0 m/h, considerando que o fluido tem viscosidade igual a 0,001 Pa.s e densidade igual a 1,0 g/cm³, são:

O engenheiro químico de uma empresa projetou uma tubulação com estreitamento para escoar um determinado fluido com velocidade de saída igual a 10 m s^-1. Sabe-se que a tubulação apresenta inicialmente seção reta de 20 cm² e pressão interior de 1,5 atm. Qual será a pressão no estreitamento, sendo que apresenta seção reta de 2 cm²? Dados: g = 10,0 m s^-2 ; ρ_água = 1000 kg m³ e 1 atm = 101 kPa.

Assinale a alternativa que corresponde à pressão no estreitamento.

Um exemplo comum do trabalho que acompanha uma variação no volume de um fluido, é a compressão ou a expansão do fluido em um cilindro resultante do movimento de um êmbolo. Para o sistema fechado mostrado abaixo, qual o trabalho realizado sobre este?

Dados:

Área da seção transversal = 3m²

∆Ɩ = 0,5m

Pressão externa ao sistema = 1,5atm

h_i = 1m

Um veículo de massa 1 000 kg viaja a 20 m · s^-1. Considerando sistemas ideais, o calor dissipado pelos freios para pará-lo num trecho plano e retilíneo é de

O Número de Schmidt é um número adimensional que relaciona as camadas limites hidrodinâmica e de transferência de massa no estudo da transferência de massa no escoamento de fluidos. Esse adimensional é função dos seguintes parâmetros:

μ = viscosidade dinâmica do fluido [kg/(m · s]

ρ = densidade do fluido [kg/m³]

D = difusividade mássica [m²/s]

A expressão que define o Número de Schmidt é:

Um funcionário de uma estação de tratamento de água abre a válvula que alimenta um reservatório de 600 L, sabendo-se que a velocidade de escoamento da água é de 0,5 m/s e o diâmetro da tubulação é de 40 mm, o tempo que o tanque levará para encher completamente é de:

Considere o valor de π = 3,1415.

Na seguinte figura, é apresentada a curva de resfriamento de uma substância pura, inicialmente no estado líquido.

Com base na figura e considerando a situação apresentada, assinale a alternativa correta.

A umidade em base seca (X) de um sólido é definida como a razão entre a massa de líquido e a massa de sólido seco, de acordo com a seguinte equação:

$X=\frac{\text{massa}\text{de}\text{l}\acute{ı}\text{quido}}{\text{massa}\text{de}\text{s}\acute{o}\text{lido}\text{se}\text{co}}$

A umidade em base úmida (Xbu) de um sólido relaciona a massa de líquido com a massa de sólido úmido de acordo com a equação:

$X_{bu}=\frac{\text{massa}\text{de}\text{l}\acute{ı}\text{quido}}{\text{massa}\text{de}\text{s}\acute{o}\text{lido}\text{seco}+\text{massa}\text{de}\text{l}\acute{ı}\text{quido}}$

Baseando-se nas definições de umidade em base seca e em base úmida, qual equação descreve o cálculo da conversão de uma umidade em outra e qual a umidade em base seca de um sólido com 30% de umidade em base úmida, respectivamente?