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

Após a leitura do enunciado apresentado a seguir, identifique a afirmação correta:

O equipamento que promove a troca de energia entre um sistema mecânico e um fluido, transformando energia mecânica em energia de fluido ou energia de fluido em energia mecânica. É denominado:

O perclorato de amônio (PA) é um dos componentes mais utilizados em propelentes de foguetes. Para aperfeiçoar seu desempenho, hidrogênio pode ser utilizado como aditivo. Considere dadas as entalpias de combustão destas espécies: ΔH_c,PA = −189kJ mol⁻¹; ΔH_c,H2 = −286 kJ mol⁻¹.

Com base nessas informações, assinale a opção que apresenta a equação linear da variação da entalpia de combustão da mistura de PA com H₂ em função da quantidade de H₂.

Em uma linha de fabricação, um determinado líquido escoa por uma tubulação circular com velocidade de 0,05 m/s. Sabendo que o número de Reynolds é igual a 5.000, assinale a alternativa que apresenta a viscosidade dinâmica do líquido em unidades Pa.s.

Qual é a vazão do fluido quente e a área de um trocador de calor contracorrente operando nas condições a seguir e com coeficiente global de transferência de calor igual a 400 kJ/(h.m².ºC)?

Fluído quente (FQ): cp = 5 kJ/kgºC ; T_entrada = 120ºC ; T_saída = 60ºC

Fluído frio (FF): cp = 4 kJ/kgºC ; T_entrada = 20ºC ; T_saída = 80ºC ; vazão 2000 kg/h

Em uma tubulação de 25 mm de diâmetro, escoa água a uma velocidade de 0,2m/s. Assinale a alternativa que apresenta o número de Reynolds correspondente a esse evento.

Considere duas grandes placas isotérmicas na temperatura de 20ºC, que estão separadas por uma película de óleo (k=0,145 W/mK e $\mu$ =0,8374 kg/m.s) de 2mm de espessura. A placa superior se move a uma velocidade constante de 8 m/s. A placa inferior permanece estacionária. A temperatura máxima que ocorre no óleo é de 124º C. Determine o fluxo de calor nas placas, a partir do óleo. Dado:

$\frac{dT}{dy}$= $\frac{\mu V^2}{2kL}$(1 - 2$\frac{y}{L}$ )

Equação 3

Assinale a alternativa CORRETA:

Sobre a camada limite, analise as afirmativas, identificando com “V” as VERDADEIRAS e com “F” as FALSAS, assinalando a seguir a alternativa CORRETA na sequência de cima para baixo.

( ) A camada limite é a região adjacente a uma superfície sólida na qual tensões viscosas estão presentes, em contraposição à corrente livre onde as tensões viscosas são desprezíveis.

( ) As tensões viscosas presentes na camada limite são decorrentes do cisalhamento das camadas do fluido.

( ) Gradientes de velocidade na camada limite originam tensões viscosas nesta região.

( ) Na camada limite laminar existem gradientes de velocidade, os quais não estão presentes na camada turbulenta.

( ) A espessura da camada limite pode ser definida como sendo a distância da superfície na qual a velocidade situa-se dentro de 1% da velocidade da corrente livre.

Da mesma forma que a ____________ serve para definir a condutividade térmica, a __________ define outra propriedade de transporte importante, a difusividade mássica. Na transferência de massa, difusividades mássicas podem ter grandes variações, com as __________ difusividades associadas à difusão em gases e as _____________ difusividades associadas à difusão em sólidos. O fluxo mássico difusivo da espécie “A” representa ______________.

Assinale a alternativa cujas opções completam CORRETAMENTE as sentenças acima, na ordem em que aparecem no texto.

Em relação aos grupos adimensionais, assinale a sequência que ilustra o preenchimento CORRETO dos parênteses, de cima para baixo:

1. Razão entre as difusividades térmica e mássica.

2. Razão entre transferência de calor por convecção e somente por condução.

3. Gradiente de concentração adimensional na superfície e fornece uma medida da transferência de massa convectiva que ocorre na superfície.

4. Razão entre as difusividades de momento e mássica.

5. Razão entre as difusividades de momento e térmica.

( ) Número de Prandtl.

( ) Número de Sherwood.

( ) Número de Lewis.

( ) Número de Schmidt.

( ) Número de Nusselt.

Considere as Equações A e B de balanço para sistemas isotérmicos:

$\frac{D\rho }{Dt}$ = −𝜌( ∇. 𝐯) __________________________Equação (A)

$\rho \frac{Dv}{Dt}$ = −∇𝑝 −[ ∇. 𝜏 ] + 𝜌g __________________Equação (B)

Sobre estas equações são feitas as seguintes considerações:

I. A equação A informa como a densidade diminui ou aumenta em consequência dos efeitos de compressão ou expansão do fluido.

II. A equação B pode ser interpretada como (massa) x (aceleração) = soma das forças de pressão, forças viscosas e força externa para uma unidade de volume de fluido.

III. A equação B é equivalente à segunda Lei de Newton do movimento aplicada a uma pequena porção de fluido que se move localmente com a velocidade v do fluido.

Assinale a alternativa em que todas (a)s afirmativa(s) está(ão) CORRETA(S):

Considere as afirmativas abaixo com relação à conservação de energia:

I. Um mecanismo de transferência de energia, em direção ao fluido e a partir dele no volume de controle é o trabalho realizado pelas forças de corpo e de superfície.

II. O trabalho realizado por força de corpo é constituído de forças decorrentes da pressão do fluido e das tensões de cisalhamento viscoso.

III. O trabalho realizado pelas forças de corpo tem de ser considerado apenas na presença de efeitos importantes gravitacionais, elétricos ou magnéticos.

Assinale a alternativa em que todas a(s) afirmativa(s) está(ão) CORRETA(S):

O processo de troca de calor entre dois fluidos que estão a diferentes temperaturas e se encontram separados por uma parede sólida ocorre em muitas aplicações da engenharia. O equipamento usado para implementar essa troca é conhecido por trocador de calor. Uma configuração comum é o trocador de calor casco e tubos. Em alguns deles são instaladas chicanas com a função de:

A pressão de vapor da água pura é de 23,8 torr a 25 ^oC. São dissolvidos 10,0 g de cloreto de sódio em 100,0 g de água pura a 25 ^oC. Assinale a opção que indica o valor do abaixamento da pressão de vapor da solução, em torr.

A quantidade de calor liberada na combustão completa de 0,78 gramas de benzeno (C₆H₆) em um sistema à pressão constante é:

Dados: Variação de entalpia de combustão da reação (ΔHcombustão) = – 781,0 kcal/mol; Massas atômicas: C = 12 u e H = 1 u;

Considere o que se afirma sobre radiação térmica.

I. É a energia emitida pela matéria que está a uma temperatura não nula. A emissão pode ocorrer a partir de gases, líquidos e superfícies sólidas. A radiação também pode incidir sobre uma superfície a partir de suas vizinhanças.

II. A emissão pode ser atribuída a alterações nas configurações eletrônicas dos átomos ou moléculas que constituem a matéria.

III. A transferência por radiação ocorre mais dificilmente no vácuo.

IV. O fluxo térmico emitido por uma superfície real é maior do que aquele emitido por um corpo negro à mesma temperatura.

V. A emissividade é uma propriedade que depende do material da superfície, mas independe de seu acabamento.

Assinale a alternativa em que todas a(s) afirmativa(s) está(ão) CORRETA(S):

De acordo com os números de passes no casco e nos tubos, os trocadores de calor do tipo casco e tubos podem ser diferentes. Sua forma mais simples envolve _______________. Usualmente, são instaladas _______________ para aumentar o coeficiente convectivo no fluido no lado do casco, induzindo ________________. Trocadores de calor compactos possuem densas _______________ e são normalmente utilizados quando pelo menos um dos fluidos é um gás, tendo como característica um ______________ coeficiente de transferência de calor.

Assinale a alternativa cujas opções completam corretamente as sentenças acima, na ordem em que aparecem no texto.

Em um processo industrial, etileno escoa a uma taxa de 2 kg.s^-1 em um tubo com diâmetro interno D=10 cm. Determine a vazão volumétrica e a vazão molar, considerando que, para etileno, tem-se ρ = 580 kg.m^-3.

Um botijão de gás contendo butano é conectado a um manômetro em forma de U, contendo mercúrio. Ao abrir o registro R, a pressão do gás provoca um desnível de mercúrio no tubo, como ilustrado na figura. Adotando a massa específica do mercúrio igual a 13,6 g/cm³, a pressão atmosférica 10⁵ Pa e g = 10 m/s², a pressão do gás é de

Um tubo de Pitot é inserido num escoamento, conforme ilustrado. O fluido é água, e o líquido do manômetro é mercúrio. Determinar a velocidade do escoamento.

Dados: γ_Hg =133.370,44 N/m³ - γ_H2O =9.806,65N/m³