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Engenharia Química

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Um número adimensional muito importante para o estudo de fluidos em movimento é o Número de Reynolds (Re). Ele é construído a partir dos valores da densidade do fluido ρ (em kg/m3), da velocidade típica do fluido V (em m/s), da viscosidade do fluido μ (em Pa.s) e de um comprimento típico do problema L (em m). A forma correta do número de Reynolds será dada por
(A) (ρVL)/μ
(B) μ2/(VLρ)
(C) (ρV)/(Lμ)
(D) ρ + V + L + μ
(E) ρV2/L + μ

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O Número de Reynolds (Re) é um número adimensional que caracteriza o regime de escoamento de um fluido. Ele é definido pela relação entre as forças inerciais e as forças viscosas atuantes no fluido. A fórmula correta para o Número de Reynolds é dada por: \[ Re = \frac{\rho V L}{\mu} \] Analisando as alternativas: (A) (ρVL)/μ - Esta é a fórmula correta para o Número de Reynolds. (B) μ²/(VLρ) - Esta não é a fórmula correta. (C) (ρV)/(Lμ) - Esta não é a fórmula correta. (D) ρ + V + L + μ - Esta não é a fórmula correta. (E) ρV²/L + μ - Esta não é a fórmula correta. Portanto, a alternativa correta é: (A) (ρVL)/μ.

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O mecanismo de difusão através de uma membrana é semelhante ao da difusão através de um gás estagnado. Neste último caso, o parâmetro permeabilidade de um determinado gás através de um outro gás, é definido como
(A) kc
(B) kc/RT
(C) DAB
(D) DAB/RT
(E) ρDAB

No que se refere à transmissão de calor por convecção e radiação bem como ao processo de transferência de massa, analise as afirmativas a seguir.
I - O fator de forma referente a dois retângulos paralelos alinhados e separados por uma distância L, é cada vez maior, conforme a distância de separação aumenta.
II - O número de Schmidt é um parâmetro adimensional referente à equação para o transporte de massa e relaciona as espessuras das camadas limite térmica e de concentração.
III - O número de Grashof representa a razão entre a força de empuxo e a força viscosa em um escoamento com convecção livre.
(A) I, apenas.
(B) III, apenas.
(C) I e III, apenas.
(D) II e III, apenas.
(E) I, II e III.

A viscosidade é uma propriedade dos fluidos relacionada a forças volumétricas de atrito interno que aparecem em um escoamento devido ao deslizamento das camadas fluidas, umas sobre as outras. Para um fluido newtoniano, a viscosidade é fixada em função do estado termodinâmico em que o fluido se encontra. A propriedade que mais influencia na viscosidade de líquidos e gases é a temperatura. Para a maioria dos fluidos industriais, à medida que a temperatura aumenta, a viscosidade
(A) dos líquidos e a dos gases aumentam.
(B) dos líquidos e a dos gases diminuem.
(C) dos líquidos aumenta, e a dos gases diminui.
(D) dos líquidos diminui, e a dos gases aumenta.
(E) dos líquidos diminui, e a dos gases não sofre alteração.

A figura representa um sistema de escoamento, onde água é o fluido que escoa na vazão de 180 m3/h.
Qual a pressão no ponto 2?
• velocidade linear na tubulação horizontal: 5 m/s
• velocidade linear na tubulação vertical: 25 m/s
• perda de carga entre os pontos 1 e 2: desprezível
• aceleração da gravidade: 10 m/s2
• pressão absoluta no ponto 1: 800 kPa
(A) 160 kPa
(B) 460 kPa
(C) 540 kPa
(D) 1060 kPa
(E) 1140 kPa

A viscosidade absoluta, também conhecida como viscosidade dinâmica, é uma propriedade física característica de um dado fluido. Analisando-se a influência da temperatura sobre a viscosidade absoluta de líquidos e gases, observa-se que a(s)
(A) variação da viscosidade com a temperatura é função da substância em si e não de seu estado físico.
(B) viscosidade de líquidos aumenta e a de gases decresce com o aumento da temperatura.
(C) viscosidade de líquidos decresce e a de gases aumenta com o aumento da temperatura.
(D) viscosidades de líquidos e gases aumentam com o aumento da temperatura.
(E) viscosidades de líquidos e gases decrescem com o aumento da temperatura.

Viscosidade de fluidos é comumente expressa em centipoise, apesar de sua unidade no sistema internacional de unidades ser Pa.s. Sabendo-se que centipoise (cP) é a centésima parte do Poise (P) e que Poise é g.cm−1.s−1, pode-se afirmar que um óleo com viscosidade igual a 30 cP tem uma viscosidade, expressa em Pa.s, igual a:
(A) 0,003
(B) 0,03
(C) 0,3
(D) 3
(E) 30

Considere um fluido escoando em regime permanente, em uma tubulação, do ponto 1 ao ponto 2. Integrando-se a equação da conservação da quantidade de movimento (equação do movimento) entre esses dois pontos, ao longo de uma linha de corrente do fluido, para um fluido ideal (viscosidade nula e incompressível), obtém-se a Equação de Bernoulli. Essa equação afirma que a carga total, dada pela soma das cargas de pressão, de velocidade e de altura, é constante ao longo do escoamento. Observa-se, entretanto, que, para fluidos reais incompressíveis, essa carga total diminui à medida que o fluido avança através de uma tubulação, na ausência de uma bomba entre os pontos 1 e 2. Isso ocorre porque:
(A) a velocidade do fluido diminui à medida que o fluido avança do ponto 1 para o ponto 2.
(B) parte da energia mecânica do fluido é transformada irreversivelmente em calor.
(C) o fluido se resfria ao ser deslocado do ponto 1 para o ponto 2.
(D) o ponto 2 está situado abaixo do ponto 1.
(E) o ponto 2 está situado acima do ponto 1.

Se um fluido newtoniano incompressível escoa na tubulação acima, com diâmetros D1 e D2, então a(s): Dado: A temperatura do fluido se mantém constante.
(A) pressão no ponto 2 é maior que no ponto 1.
(B) velocidade do fluido no ponto 2 é maior que no ponto 1.
(C) viscosidade do fluido no ponto 2 é maior que no ponto 1.
(D) densidade do fluido no ponto 2 é maior que no ponto 1.
(E) velocidades do fluido nos pontos 1 e 2 são iguais.

Uma das operações unitárias mais utilizadas em engenharia química é a absorção gasosa. Imagine uma coluna de absorção, em que água escoa de forma descendente ao longo da parede da coluna, enquanto ar rico em amônia escoa de forma ascendente. A respeito desse sistema, considere as afirmativas abaixo.
I - Haverá transferência de água através da interface líquido-gás, visto que existe uma diferença de concentração de água entre as fases líquida e vapor.
II - Existe um equilíbrio entre as fases líquida e vapor na interface líquido-gás, dado por uma relação entre a pressão parcial do vapor de amônia e a concentração de amônia na fase líquida, ambos na interface.
III - Haverá um fluxo de massa através da interface, dado pelo produto entre o coeficiente individual de transferência de massa e a diferença de pressão de amônia, sendo essa diferença expressa em termos da pressão da amônia no seio da massa de gás e da pressão da amônia na interface líquido-gás.
IV - O coeficiente global de transferência de massa, baseado na fase líquida, deve ser utilizado quando a força-motriz for dada pela diferença entre as concentrações de água na fase líquida e de água na interface.
(A) I e II, apenas.
(B) III e IV, apenas.
(C) I, II e III, apenas.
(D) II, III e IV, apenas.
(E) I, II, III e IV.

O número de Reynolds, Re, é uma quantidade adimensional para um fluido em fluxo, obtida pela combinação (apenas usando potências do tipo 0, 1 ou -1) da viscosidade η, da densidade do fluido ρ, de uma velocidade típica V e um comprimento típico L, e apenas pela combinação dessas quatro variáveis. Para um dado sistema, tem-se
• η = 1,0 × 10-3 Pa.s
• ρ = 1,0 × 103 kg/m3
• V = 0,010 m/s
• L = 0,010 m
(A) 1,0 × 103
(B) 1,0 × 102
(C) 10
(D) 1,0
(E) 0,10

Um fluido incompressível e sem viscosidade é transportado por um tubo cilíndrico horizontal de raio R = 2,0 cm com a velocidade V = 3,0 m/s. A partir de um certo ponto, o tubo se bifurca em dois tubos, também horizontais, com raios R’ = 1,0 cm. A velocidade V’ do fluido nos tubos após a bifurcação, em m/s, é de:
(A) 1,5
(B) 3,0
(C) 6,0
(D) 9,0
(E) 12,0

Duas membranas permeáveis, que distam d = 4,0 cm, separam as regiões 1, 2 e 3 de um fluido. As concentrações de um certo corante nas regiões 1 e 3 são respectivamente 2,0 mg/cm3 e 4,0 mg/cm3. Dado que o coeficiente de difusão do corante no fluido é D = 0,50.10-6 cm2/s, qual é, em mg/(cm2.s), o fluxo estacionário de massa por unidade de área das membranas?
(A) 6,0 × 10-6
(B) 2,5 × 10-6
(C) 5,0 × 10-7
(D) 4,0 × 10-7
(E) 2,5 × 10-7

Se, em algum segmento da tubulação, houver uma redução no diâmetro do duto para uma área A’< A, então, nesse ponto, a velocidade de escoamento v aumenta para v’=(A/A’)v, tanto para líquidos como para gases.

Texto para as questões 24 e 25 (CERTO/ERRADO) A transferência de massa por difusão e convecção envolve uma forte analogia com a transferência de calor. Considerando essa analogia, julgue os itens a seguir.
Condutividade térmica, temperatura e fluxo de calor em um sólido são, respectivamente, análogos a coeficiente de difusão mássica, concentração e fluxo de massa.

Texto para as questões 24 e 25 (CERTO/ERRADO) A transferência de massa por difusão e convecção envolve uma forte analogia com a transferência de calor. Considerando essa analogia, julgue os itens a seguir.
Na transferência de massa convectiva, os números de Schmidt e Sherwood (análogos aos de Prandtl e Nusselt) representam, respectivamente, as relações entre as difusividades de momento e massa e as difusividades de massa e térmica.

Texto para as questões 26 a 29 (CERTO/ERRADO) O estudo do escoamento em estruturas offshore é normalmente realizado em tanques experimentais, utilizando-se modelos reduzidos, submetidos a correntes e ondas equivalentes àquelas encontradas no oceano. Para que os dados de laboratório possam ser transportados para o cálculo das estruturas em tamanho real, algumas condições devem ser satisfeitas. Nesse contexto, julgue os itens que se seguem.
Considerando um ensaio de modelo em túnel de água sem superfície livre para o mesmo número de Reynolds, as linhas de corrente para o escoamento no modelo e no protótipo devem ser as mesmas.

Texto para as questões 30 a 34 (CERTO/ERRADO) O escoamento de um fluido em um sistema de despressurização de um tanque formado por um bocal convergente/divergente e uma tubulação é mostrado na figura acima. Considerando o escoamento incompressível nessa situação, julgue os itens a seguir.
Para que o escoamento seja considerado incompressível, é necessário que o número de Mach seja inferior à unidade.

Texto para as questões 35 a 38 (CERTO/ERRADO) Os escoamentos de fluidos em tubulações industriais envolvem perdas de carga devido ao atrito nas partes retas e perdas localizadas em válvulas ou conexões. Julgue os itens seguintes, acerca desse assunto.
As perdas localizadas devem ser adicionadas às perdas por atrito na tubulação, utilizando-se o coeficiente de perdas localizadas K, que é função unicamente da velocidade do escoamento.

Texto para as questões 39 a 41 (CERTO/ERRADO) Os escoamentos de fluidos são formulados por meio das equações clássicas de conservação da massa, da quantidade de movimento e de energia. Essas equações são expressas na forma integral ou diferencial e têm aplicações em diferentes problemas da engenharia. Acerca dessas equações, julgue os seguintes itens.
A equação da continuidade quantifica a conservação da massa em qualquer posição do escoamento. Para escoamento incompressível, a forma diferencial da equação caracteriza o campo de velocidade como solenoidal, isto é, um campo cujo divergente é nulo.