Atividades Estruturadas - Fenômenos de Transporte

June 9, 2018 | Author: Eng Fabio Dantas | Category: Buoyancy, Pressure, Density, Discharge (Hydrology), Soft Matter


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Curso: Engenharia Ambiental e SanitáriaDisciplina: Fenômenos de Transportes Professor: Turma: Aluna: Matrícula: Data: Novembro/ 2015 ATIVIDADE ESTRUTURADA 1 (PRINCIPAIS PROPRIEDADES DOS FLUIDOS E CONVERSÃO DE UNIDADES) Questão 1: Cite e explique três principais propriedades dos fluídos. Resp.: As três principais propriedades são a Massa Específica, Peso Específico e Densidade. Massa Específica: A massa específica de uma substância é dada pela relação de uma amostra homogênea de massa dessa matéria com o volume ocupado por essa quantidade. µ= massa / volume Unidade no S.I. : kg / m3 Peso Específico: É a razão existente entre a intensidade do seu peso e o volume ocupado. γ=p/v Unidade no S.I. : N / m3 Relação com a massa específica: γ = p/v = m/v. g → γ= µ g Densidade: A densidade de um corpo também é dada pela relação entre a massa dele e o volume. Porém, a diferença é que o corpo não precisa ser homogêneo. ρ=m/v Unidade no S.I. : kg / m 3 Questão 2: Efetue as conversões de unidades necessárias: a) 20 m2 em cm2 Resp. = 20 x 104 cm2 = 200.000 cm2 b) 400m3 em cm3 Resp. = 400 x 106 cm3 = 400.000.00 cm3 Desta forma. 103 kg/cm3 Patm = 1 .04 x 10 e) 108 Pa em atm. “a diferença entre as pressões de dois pontos de um fluído em equilíbrio é igual ao produto entre a densidade do fluído. = 720 / 3.c) 720 Km/h em m/s Resp. considere a situação hipotética onde um mergulhador está a 5m de profundidade num tanque de mergulho com água de densidade 1g/cm3 . = 3. = b) 1.5 x 105 Pa Resp. Sendo g=10 m/s2 .5 x 105 Pa Questão 2: A expressão "vasos comunicantes" é um termo utilizado para designar a ligação entre dois recipientes através de um duto fechado.6 = 200 m/s d) 40 atm em mmHg. A pressão atmosférica é igual a 105 Pa. Considere a situação onde um engenheiro dispunha de um vaso comunicante. 105 pa g=10 m/s2 h= 5m PH= 1000 x 10 x 5 = 5 x 104 Pah= Patm . podemos afirmar que a pressão absoluta exercida no mergulhador é de: d= 1 g/cm3 = 1 . devido ao benefício de poder analisar as relações entre as propriedades de dois ou mais líquidos imiscíveis entre si. = 1 x 1013atm f) 20 g/cm3 para Kg/m3 Resp. sendo que 1 atm=105 Pa Resp. O vaso continha dois . a aceleração gravitacional e a diferença entre a profundidade dos pontos”. sendo que 1 atm= 760 mmHg Resp.5 x 105 = 1. Ph Pah= 1 x 105 + 5 x 104 = 1 x 105 + 0.000 kg/m3 ATIVIDADE ESTRUTURADA 2 (FUNDAMENTOS DE HIDROSTÁTICA E TEOREMA DE STEVIN) Questão 1: Segundo o teorema de Stevin. Suas principais aplicações se dão nos ramos da engenharia e tecnologia. = 20 x 10-3 kg / 10-6 m3 = 20 x 103 kg/m3 = 20. 000 . Em um sistema de vasos comunicantes. resolveu testar a sua densidade. X e Y. o sistema adquiriu a aparência abaixo representada. A força que deve ser aplicada sobe o êmbolo menor de área 100 cm2 .000 cm2 . Após o equilíbrio. desconfiado da qualidade da gasolina que comprou em um posto. todos os outros pontos também sofrem a mesma variação”. A densidade para o líquido X encontrada pelo engenheiro foi de: dy = 10g/cm3 hy = 0. Resp.líquidos. ha= dg . 1 dx= 4g/cm3 Resp. bastante aplicáveis em Engenharia mecânica e de produção para a análise de defeitos automotivos. Uma aplicação importante deste princípio são os elevadores hidráulicos. sabendo que a densidade do líquido Y era 10 g/cm3 . “Quando um ponto de equilíbrio sofre uma variação de pressão. não miscíveis entre si. Considere um elevador hidráulico que equilibra um carro de 8000N de peso. contendo inicialmente água (d=1). é de: F1 / A1 = F2 / A2 F1 / 100 = 8000 / 100.8g/cm³ ATIVIDADE ESTRUTURADA 3 (PRINCÍPIO DE PASCAL E SUAS PRINCIPAIS APLICAÇÕES) Questão 1: Segundo o Princípio de Pascal.4m dx= ? hx = 1 dyhy = dxhx 10 .4 = dx .= dágua = 1g/cm3 10cm dgás = ? hágua= 8cm hGás= da . sendo a área do êmbolo maior igual a 100. Determine a densidade da gasolina comprada. 8 = dg . 0. 10 dg= 8 / 10 = 0. em equilíbrio e o engenheiro precisava determinar a densidade do líquido X. despejou certa quantidade da gasolina. = a) 4 g/cm3 Questão 3: Um consumidor. hg 1 . A1 / A2 F1 = P2 . Para equilibrar um corpo de 8000kg colocado no êmbolo maior é preciso aplicar no êmbolo menor uma força de : Resp..08 x 100 F1 = 8N Resp. m V= 20 .15)2 / 22 F1 = 441.4 N R1 = 15cm → 0. Resp.F1 / 100 = 0.81 = 78480N F1 = 78480 . R12 / π. 9.: V = ds . Determine: a) o volume da esfera.15m R2 = 200cm → 2m F1/A1 = F2/A2 F1 = F2 . 600 = 12 x 103 cm3 = 12cm3 b) o empuxo sobre a esfera.: d) 8N Questão 2: Os êmbolos de uma prensa hidráulica são formados por dois cilindros com raios de 15cm e 200cm. Ela é parcialmente imersa num líquido de densidade 2 g/cm3 .) Questão 1: Uma esfera de massa m =600g é constituída por um material de densidade 20 g/cm3 . g .4N ATIVIDADE ESTRUTURADA 4 (PRINCÍPIO DE ARQUIMEDES E SUAS PRINCIPAIS APLICAÇÕES. R22 P2 = 8000 .: b) 441.: E = df . de forma que 40% de seu volume está emersa. Vfd . em cm3 Resp. π. em N.08 F1 = 0. (0. a escala do dinamômetro indicou 5 x 102 N e quando totalmente imerso na água. Desta forma.5 x 10-3 m3 ATIVIDADE ESTRUTURADA 5 (ANÁLISE DE VAZÕES. o peso tem intensidade maior do que a do empuxo.8N Resp. o empuxo sofrido pelo corpo será de: V= 100 cm3 = 10-4 m3 g= 10m/s 2 df = 0. Esta força é denominada empuxo. 10-4 .35x 102 N.80 g/cm3 . dentro de um campo gravitacional.: b) 6.35 x 102N df = 1g/cm3 = 1x103 Kg/cm3 Pa = P – E Pa = P – df .5 x 10-3 m3 Resp.35 = 500 – 103 . cuja intensidade é igual ao peso do fluído deslocado pelo corpo”. V . Vfd . total ou parcialmente. com sentido ascendente. 4.V 104 V= 65 / 104 = 65 x 10-4 = 6.: a) 0.6 x 104 N Questão 2: Segundo o princípio de Arquimedes. Considerando a densidade da água igual a 1g/cm3 e a aceleração gravitacional igual a 10 m/s2 podemos então afirmar que o volume encontrado pelo técnico para o objeto foi de: P= 5 x 102 N g= 10m/s2 Pa= 4. num fluído em equilíbrio. g 4. Quando o objeto estava imerso no ar.8 N Questão 3: Quando um corpo é totalmente imerso num fluido de densidade menor do que a sua. 10 = 0. O peso aparente pode ser medido através de um dinamômetro.4) 10 = 9. De posse desses dados. considere a situação hipotética onde um corpo de 100cm3 está imerso em um tanque que contém um fluído de densidade 0. aplicada pelo fluído. um técnico suspendeu um objeto metálico através de um dinamômetro. Considere a aceleração gravitacional igual a 10 m/s2 Neste caso.8 x 103 . fica sob a ação de uma força vertical. A resultante dessas forças é denominada peso aparente.) .8 x103 df = 0. 10 435 – 500 = .E= 2 x 10 ( 12 x 0. “todo corpo imerso.8 g/cm3 = 0. de modo que por uma seção reta qualquer passam 720 litros a cada 2 minutos.: a = 6 L / s → 6 x 10-3 m3 / s A = 4 cm2 → 4 x 10-4 m2 a=Axv v = a/A v = (6 x 10-3)/ (4 x 10-4) v = 60/4 v = 15 m/s Questão 2: Uma mangueira cuja seção reta tem área de 2.006/20 A = 0.: Z= A .: 720 litros = 0.0 litros por segundo. Qual é a velocidade do líquido? Resp.0002 . Resp.0 litros por segundo é usada para encher um tanque de volume 75 m3 a) Quanto tempo será gasto para encher a caixa? Resp.006 = 20 x A A = 0.Questão 1: Por um cano cuja área da secção reta é A= 4.003=75 / T T=2500 s b) Com que velocidade a água sai da mangueira? Resp.V 0.0 cm2 e que despeja água à razão de 3.: vazão = velocidade x área 0.72 / 120 = 0. Calcule: a) a vazão.72m³ vazão = volume / tempo vazão = 0.0 cm2 passa um líquido com vazão 6.: Z= V/T 0.006 m³/s 2 minutos = 120s b) a área da seção reta desse cano.003= 0. em m3 /s Resp.0003 m² ATIVIDADE ESTRUTURADA 6 (EQUAÇÃO DE BERNOULLI E SUAS APLICAÇÕES) . V V= 15 m³ Questão3: Um líquido flui através de um cano cilíndrico com velocidade 20 m/s. um medido de pressão indica 6 x 104 Pa pelo ponto B com velocidade de 4 m/s. ideal.0 x 104 Pa e que a pressão em B é 5. (vb)2 5.4 x 104 + (400 . de densidade 800 kg/m3 escoa por um tubo disposto horizontalmente.6 x 102 VB = 4. calcule a pressão no ponto B Resp. A e B. de densidade 800 kg/m3 escoa por um tubo disposto horizontalmente.6 x 102 VB = √9. Sabendo-se que a pressão no ponto A é P= 6. (va)2 = Pb + d/2 .81 .g. Considere dois pontos. dispostos também na linha horizontal. 9.4 x 104 Pa calcule a velocidade no ponto B.4 x 104 + (400 .6 x 104 + 6. Resp.6 x 104 Pa. (vB)2) 9.81 m/s2 V2 = √2. 2 V2 = 6.9 X 102 m/s .: Pa + d/2 .6 x 102 = 5. Sabendo-se que a pressão no ponto A é P= 5.400 Pb = 5.6 x 104 Pa Questão 2: Qual a velocidade da água através de um furo na lateral de um tanque. ideal. Considere dois pontos. a ma distância qualquer um do outro. e alinhados entre si.26 m/s Questão 3: Considere a situação onde um fluido.400 = Pb + 6.z1 V2 = √ 2 . se o desnível entre o furo e a superfície livre é de 2 m? Resp. (vB)2) 400(vB)2 = 9. A e B. O líquido passa pelo ponto A com velocidade V=4 m/s e neste ponto. a ma distância qualquer um do outro.6 x 104 + 400(4)2 = Pb + 400 (4)2 5. O líquido passa pelo ponto A com velocidade V=2m/s e pelo ponto B com velocidade de 4 m/s.Questão 1: Considere a situação onde um fluido.: PA + d/2 (vA)2 = PB + d/2 (vB)2 6 x 104 + 1600 = 5. dispostos também na linha horizontal.: Utilizando a equação de Bernoulli simplificada e considerando z 1 = 2 m e g = 9. e alinhados entre si. como indicado no esboço. Resp.14 x 10-15 kmol/s .ATIVIDADE ESTRUTURADA 7 (PROPAGAÇÃO DE CALOR) Questão 1: Uma casa possui uma parede composta com camadas de madeira. ache a taxa (kmol/s) na qual o vapor sai pela rolha. isolamento à base de fibra de vidro e placa de gesso.: 0. determine o aumento percentual na perda de calor.6 % ATIVIDADE ESTRUTURADA 8 (DIFUSIVIDADE MÁSSICA) Questão 1: Um medicamento encontra-se no interior de um velho frasco farmacêutico de vidro. Sendo a difusividade mássica do medicamento na borracha de 0. a) determine a perda total de calor através da parede. A área total da superficie da parede é de 350 m2 . alargando-se até 20 mm na extremidade superior.21 kw b)se o vento soprar violentamente.: 3. com 10 mm de diâmetro na extremidade inferior.: 4. Resp.2 x 109 m2 /s. A boca está fechada com uma rolha de borracha que tem 20 mm de altura. A concentração molar do vapor do medicamento na rolha é de 2 x 10-3 kmol/m3 na sua superfície inferior e é desprezível na superfície superior. os coeficientes de transferência de calor por convecção são he=60w/(m2 x k) e hi = 30w(m2 x k). aumentando he para 300 W/(m2 *K). Resp. Em um dia frio de inverno.
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