Revisão de Fenômenos de Transporte

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Revisão de Fenômenos de Transporte; 
Esta atividade envolve os seguintes tópicos de Física e Engenharia: 
1. Mecânica dos Fluidos: 
o Equação de Continuidade 
o Princípio de Bernoulli 
o Número de Reynolds 
2. Transferência de Calor: 
o Lei de Fourier (Condução Térmica) 
o Coeficiente de Transferência de Calor por Convecção 
3. Transferência de Massa: 
o Lei de Fick (Difusão Molecular) 
4. Fenômenos de Transporte: 
o Evaporação e Resfriamento Evaporativo 
1. Escoamento de Fluido Ideal (Bernoulli + Continuidade) 
• Vazão: 3,60 L/s = 3,60×10⁻³ m³/s 
• Diâmetro inicial: 2,50 cm = 0,025 m 
• Área A1 = (pi × D²) / 4 ≈ 4,91×10⁻⁴ m² 
• Velocidade v1 = Q / A1 ≈ 7,33 m/s 
• Com Bernoulli e continuidade, v2 ≈ 12,3 m/s 
• Área A2 = Q / v2 → D2 ≈ 1,93 cm 
Resposta: aproximadamente 1,9 cm 
 
2. Condutividade Térmica - Condução Estacionária 
• Fórmula: Q = k × A × ΔT / L → k = Q × L / (A × ΔT) 
• Dados: 
o Q = 1200 W 
o L = 0,10 m 
o A = 1,5 m² 
o ΔT = 200 K (500 K – 300 K) 
• k = 1200 × 0,1 / (1,5 × 200) = 0,4 W/(m·K) 
Resposta: 0,4 W/(m·K) 
 
3. Condução + Convecção - Parede Metálica 
• Dados: 
o L = 8,0 mm = 0,008 m 
o k = 45 W/(m·K) 
o h = 25 W/(m²·K) 
o A = 2,0 m² 
o T_interna = 300 ºC 
o T_ambiente = 25 ºC 
o ΔT = 275 K 
• Condução = L / (k × A) = 0,008 / (45 × 2) 
• Convecção = 1 / (h × A) = 1 / (25 × 2) 
• R_total = R1 + R2 ≈ 0,02009 K/W 
• Q = ΔT / R_total = 275 / 0,02009 ≈ 13.687 W 
Resposta: aproximadamente 13,7 kW 
 
4. Evaporação e Transporte de Massa e Calor 
• I. Verdadeira: o resfriamento ocorre porque o calor sensível compensa 
o calor latente da evaporação 
• II. Verdadeira: há transporte de massa por difusão (líquido → vapor) 
• III. Falsa: há sim troca de calor com o ambiente 
Resposta: C) I e II, apenas 
 
5. Lei de Fick – Difusão Molecular 
• J = –D (dc/dx) 
• O fluxo é diretamente proporcional ao gradiente de concentração 
Resposta correta: a) A densidade de fluxo de massa por difusão 
molecular de um componente é diretamente proporcional ao 
gradiente de concentração do componente. 
 
6. Fluxo Difusivo de Oxigênio no Titânio 
• Δc = 0,020 – 0,005 = 0,015 kg/m³ 
• Δx = 4 mm – 1 mm = 3 mm = 0,003 m 
• D = 1,5 × 10⁻¹⁰ m²/s 
• J = –D (Δc/Δx) = –1,5×10⁻¹⁰ × (0,015 / 0,003) = –7,5 × 10⁻¹⁰ kg/(m²·s) 
Resposta: –7,5 × 10⁻¹⁰ kg/(m²·s) 
 
7. Número de Reynolds 
• D = 2,5 cm = 0,025 m 
• v = 1,2 m/s 
• ρ = 998 kg/m³ 
• μ = 1,00 × 10⁻³ Pa·s 
• Re = (ρ × v × D) / μ = (998 × 1,2 × 0,025) / 0,001 ≈ 29.940 
Classificação: Turbulento (Re > 4000) 
 
8. Análise de Asserções sobre Transferência de Massa e Calor 
• Primeira asserção: Falsa (elas podem ocorrer simultaneamente) 
• Segunda asserção: Verdadeira (transferência de massa ocorre por 
variação de concentração) 
Resposta correta: d) A primeira asserção é falsa, e a segunda é 
verdadeira