Questões de Concurso sobre Difusão e Efusão gasosa

Em incêndios que ocorrem no interior de edificações, podem manifestar-se fenômenos específicos associados ao acúmulo de calor, gases combustíveis e à disponibilidade de oxigênio. Entre esses fenômenos destacam-se o flashover, o backdraft e a ignição dos gases do incêndio, cujo entendimento é essencial para a segurança operacional no combate. Com base nos fenômenos dos incêndios interiores, assinale a alternativa correta.

Para que ocorra a transferência espontânea de matéria entre duas fases em contato térmico e mecânico, a espécie química deve migrar da fase na qual seu potencial químico é menor para a fase na qual seu potencial químico é maior, até que a igualdade de potenciais seja estabelecida.

Um gás difunde através de uma camada de ar estagnado de 2 mm de espessura. As concentrações de gás antes de depois dessa camada são C₁ = 2,0 mol m⁻³ e C₂ = 0,5 mol m⁻³. Assumindo que o coeficiente de difusão do gás seja 1,0 x 10⁻⁵ m² s⁻¹, calcule o fluxo molar difusivo do gás.

Uma mistura inadequada de combustível e oxidante pode gerar heterogeneidade dentro do reator, resultando em zonas com excesso de um e em zonas com excesso do outro. Isso pode promover a ocorrência simultânea das reações de combustão completa e incompleta. Considera-se que a combustão do propano (C₃H₈), completa e incompleta, ocorre de acordo com as reações I e II, nessa ordem, a 800°C e 1 bar:

C₃H_8(g) + 5O_2(g)→ 3CO_2(g) + 4H₂O_(g) – Reação I

C₃H_8(g) + O_2(g)→ 3CO_(g) + 4H₂O_(g) – Reação II

Se um reator for alimentado com 1 mol de propano e 12 mols de oxigênio, a expressão, dentre as apresentadas a seguir, que possibilita o cálculo da fração de dióxido de carbono (CO₂) em função das coordenadas de reação ε_I e ε_II, correspondentes às reações I e II, respectivamente é

Aletas ou superfícies estendidas são sólidos secundários, conectadas em um sólido principal. São utilizadas para aumentar consideravelmente a troca de calor entre um sólido e um fluido.

Com relação a aletas, são feitas as seguintes afirmativas:

I. O resfriamento é mais rápido devido a uma maior área de troca de calor.

II. A utilização de superfícies estendidas se dá principalmente com a finalidade de melhorar a transferência de calor nas fronteiras do sólido principal, que ocorre por condução.

III. Uma maneira de elevar a taxa de calor por meio do aumento do coeficiente convectivo, o que pode ser realizado com o aumento da velocidade do fluido que passa pela aleta.

Estão corretas as afirmativas

As trocas gasosas envolvem difusão dos gases através de uma superfície fina, semipermeável, úmida ou imersa em água. Os gases importantes para as trocas gasosas são o gás carbônico (CO₂) e o gás oxigênio (O₂). Sobre esse assunto, julgue os excertos a seguir:

Excerto I.Em todos os animais, incluindo os terrestres, há necessidade de um meio aquoso para que a difusão de gases ocorra: nos animais aquáticos, a superfície respiratória está em contato com a água e, nos terrestres, essa superfície é mantida úmida pelo próprio corpo do animal. Mesmo estando totalmente seca, a superfície ainda exerce a função de trocas gasosas.

Excerto II.Há animais que não apresentam estruturas especiais para a realização desse processo, como é o caso dos poríferos. Nesses organismos, as trocas gasosas ocorrem por difusão através da superfície do corpo e são chamadas de trocas cutâneas ou tegumentares.

Sobre os excertos, assinale a alternativa CORRETA.

A emissão do gás carbônico, CO₂, acarreta impactos ambientais relacionados a alterações climáticas, desequilíbrio do efeito estufa, poluição do ar, formação de chuva ácida etc. Combustíveis derivados do petróleo, que, ao serem queimados, produzem CO₂ são especialmente problemáticos do ponto de vista ambiental, em razão de serem derivados de uma fonte de energia não renovável. O propano, C₃H₈, por exemplo, é um gás derivado do petróleo presente na composição do GLP (gás liquefeito do petróleo, popularmente chamado de gás de cozinha), presente nos botijões para uso doméstico e industrial. Considerando que, na combustão completa do gás propano com gás oxigênio, O₂, presente na proporção de 21% em volume de ar atmosférico, são produzidos exclusivamente gás carbônico, CO₂, e água, H₂O. Pode-se afirmar CORRETAMENTE que:

(considere: massas molares em g/mol: C = 12, H = 1, O = 16; volume molar em L/mol = 22,4)

C₃H₈ + 5 O₂ 3 CO₂ + 4 H₂O

Alguns suplementos nutricionais dispõem de efedrina com a promessa de auxiliar na queima de gordura e melhora do desempenho de atletas que fazem uso desses suplementos. Devido a seus efeitos, o COI (Comitê Olímpico Internacional) incluiu a efedrina na lista de substâncias proibidas para atletas em competições oficiais. No estudo de métodos para quantificação de efedrina, foram coletados dois conjuntos de dados a partir de medições feitas por dois métodos diferentes, respectivamente, aplicados para uma mesma amostra de urina de um voluntário usuário de efedrina. A partir dos conjuntos de dados, foram construídos gráficos de distribuição normal para cada método proposto. Pode-se dizer que:

Distribuição normal da determinação de efedrina em urina

Fonte: Autor COMPROV.

O ciclo de Rankine ideal para uma planta de potência simples a vapor representado no diagrama T x s, conforme ilustrado na Figura 1, é composto por quatro processos em regime permanente. Cada um dos processos está vinculado a um dispositivo: caldeira, turbina, condensador e bomba.

Figura 1: Ciclo de Rankine em um diagrama T x s.

Fonte: Smith; Ness; Abbott, 2007. p. 217.

A partir dessas informações, qual descrição a seguir NÃO representa o processo que ocorre em um desses dispositivos?

Trata-se de um processo de degradação da matéria orgânica realizado em ambiente anaeróbico, ou seja, na ausência de oxigênio. Como subprodutos, resultam fertilizantes, geralmente na forma líquida, e gases, especialmente o biogás, que contém metano (CH₄), um gás combustível com alto potencial energético.

Fonte: Resíduos Sólidos Urbanos − RSU.

Disponível em: https://www.gov.br/mma/pt-br/assuntos/meio-ambiente-urbano-recursos-hidricos-qualidade-ambiental/residuos-solidos-urbanos

O texto acima refere-se à qual tipo de tratamento de resíduos sólidos?

O coeficiente volumétrico de transferência de oxigênio é um parâmetro que caracteriza o sistema de aeração e é utilizado como critério de escalonamento de biorreatores.

Ele é função das variáveis

Sobre as técnicas de atomização utilizadas na Espectroscopia de Absorção Atômica (EAA), assinale a alternativa INCORRETA.

Em uma refinaria, o resíduo do petróleo (o óleo não aproveitado depois de passar pela destilação atmosférica e a vácuo) geralmente passa por processos que visam quebrar moléculas maiores em menores, por exemplo, com o objetivo de gerar uma gasolina de alta qualidade ou outros produtos de maior valor agregado. Um dos processos utilizados para essa finalidade é o craqueamento catalítico em leito fluidizado (FCC- Fluid Catalytic Cracking).

Sobre esse processo, é INCORRETO afirmar que

Considere estas informações: 50 mol/h de uma corrente gasosa composta de ar (70% em base molar) e SO₂ passam por um processo de absorção em uma corrente líquida de água pura inicialmente, sendo que apenas SO₂ é transferido para a fase líquida. O gás que sai do processo está em equilíbrio a 1 atm. Nessas condições, considere, também, a pressão de vapor da água e do SO₂ na fase gasosa como 31,6 mmHg e 176 mmHg, respectivamente; a fase gasosa ideal; 1 atm = 760 mmHg.

Sabendo-se que a fração molar da água no efluente líquido é de 94% em base molar, a razão entre as vazões molares inicial e final de líquido é, aproximadamente

Vapor d'água superaquecido a 5 MPa e 700°C flui através de uma turbina isolada com uma velocidade de 315 m/s, conforme ilustrado na Figura 2. O diâmetro da tubulação de entrada é 25 mm. Na saída do equipamento, o vapor úmido com um título de 87% está a 90°C. Considera-se que, na entrada (1), o volume específico e a entalpia específica do vapor d'água correspondem a 0,088 m³/kg e 3457,7 kJ/kg, nessa ordem, e que, na saída (2), as entalpias da água líquida e vapor correspondem a 376,9 e 2660,1 kJ/kg, respectivamente.

Figura 2: Escoamento em regime estacionário através de uma turbina isolada.

Fonte: Smith; Ness; Abbott, 2007. p. 199.

Com base nesses dados, desprezando-se as variações de energia cinética e de energia potencial e considerando que a turbina foi projetada corretamente, qual a potência desenvolvida pelo dispositivo?

Cada molécula de um sistema tem associada a ela uma certa quantidade de massa, de energia cinética e de momento. O transporte molecular é um mecanismo físico básico e inerente a inúmeros processos industriais. Em relação a esse tipo de transporte, assinale a alternativa correta.

Para o cálculo de transferência de calor por convecção, seja natural ou forçada, podem ser utilizados alguns parâmetros adimensionais, dentre os quais se destacam o número de Nusselt, o número de Reynolds e o número de Prandtl.

Sobre esses parâmetros adimensionais, são feitas as seguintes afirmativas:

I. O número de Prandtl pode ser considerado a partir da razão entre as difusividades térmica e de momento.

II. O número de Nusselt fornece uma medida da transferência de calor por convecção que ocorre na superfície de um sólido.

III. O número de Reynolds pode ser definido como a razão entre as forças inerciais e viscosas.

Estão corretas as afirmativas

Na área industrial, o equipamento utilizado para a troca de calor entre dois fluidos com temperaturas distintas é o trocador de calor. Suas aplicações são de extrema importância, como, por exemplo, o aquecimento ou o resfriamento de fluidos. Um parâmetro essencial utilizado é o coeficiente global de transferência de calor.

O parâmetro de “coeficiente global de transferência de calor” NÃO é obtido a partir

Considere a difusão com reação química heterogênea na superfície de uma partícula catalítica não porosa. A partícula do catalisador está envolta em um filme gasoso estagnado. Considere, também, a seguinte reação irreversível e de pseudoprimeira ordem A → B. O problema é unidimensional em geometria cartesiana no estado estacionário. A é o soluto reagente e B é o produto, sendo que ambos difundem em contradifusão equimolar. Na fronteira superior do filme estagnado, a fração molar de A é y_A0; ao percorrer uma distância δ até a superfície do catalisador, a fração molar de A em δ é y_Aδ.

Também deve ser considerado que a concentração total e as propriedades físicas são constantes. O termo $\frac{D_{AB}}{\delta k_s}$ (em que D_AB e k_S são o coeficiente de difusão binário e a constante de velocidade da reação, respectivamente) relaciona as resistências à reação química heterogênea irreversível na superfície de uma partícula e à difusão em um filme gasoso que envolve o catalisador.

Com base nessas informações, qual a afirmação correta, dentre as apresentadas a seguir?

As máquinas de fluxo podem ser classificadas de maneira ampla em dois tipos: máquinas de deslocamento positivo e máquinas dinâmicas, dependendo da forma como a energia é transferida. Alguns tipos de bomba com boa vedação são capazes de gerar uma pressão de vácuo considerável em sua entrada, mesmo estando secas, permitindo-lhes elevar um líquido situado a vários metros abaixo de sua posição.

A bomba acima descrita é classificada como