Questões de Concurso Sobre fenômenos de transporte: mecânica dos fluidos, transferência de calor e transferência de massa em engenharia química e química industrial

Gabriel, engenheiro químico, foi acionado por um ente público para verificar se a concentração dos rejeitos contaminantes de um curtume lançados em um rio estaria dentro dos limites legais. Ele foi até o local e recolheu uma amostra da água do rio, num ponto a jusante do local de lançamento dos efluentes do curtume. Ele verificou que a amostra possuía 0,05% de concentração de rejeitos contaminantes. Gabriel também recolheu uma amostra da água do rio antes do lançamento do curtume, neste ponto o rio não apresentava nenhuma concentração de rejeitos contaminantes. Sabendo que a vazão do rio é de aproximadamente 6000 l/s e que a vazão total dos efluentes do curtume é de 20 l/s, então o teor de rejeitos químicos no efluente do curtume é de:
OBS: Considere que o efluente químico se dispersa no rio uniformemente após o lançamento. 

No âmbito da cinética química, julgue as seguintes afirmações como verdadeiras (V) ou falsas (F) com relação aos fatores que influenciam na velocidade das reações:

(__)O nível de concentração de reagentes pode influenciar na velocidade das reações, isto é, considerando os mesmos reagentes, porém em quantidades diferentes.
(__)O valor numérico da área de superfície de contato interfere na velocidade das reações, sendo a relação inversamente proporcional.
(__)A temperatura altera a velocidade das reações, no geral, quanto maior a temperatura, maior a velocidade de reação.

Assinale a alternativa cuja respectiva ordem de julgamento esteja correta: 

A refrigeração mecânica foi descoberta no século XIX. A refrigeração é comumente utilizada para descrever a remoção do calor de uma substância ou objeto. O objetivo da refrigeração é baixar a temperatura do alimento de modo a reduzir a taxa metabólica natural dos tecidos ou das bactérias, prolongando a vida de prateleira desses alimentos. A cadeia de frio empregada na indústria de alimentos tem várias etapas, considerando a necessidade de aumentar a vida de prateleira de frutas e verduras recém-colhidos através do pré-resfriamento. Assinale a alternativa que melhor descreve o benefício dessa operação. 

Existem três métodos de transferência de aquecimento, que contribuem para vários processos de transferência de calor em proporções diferentes: condução, convecção e radiação. Sobre esses métodos, analise as assertivas a seguir, assinalando V, se verdadeiras, ou F, se falsas.
( ) Para usar a Lei de Fourier, a condutividade térmica do material deve ser conhecida.
( ) Na convecção livre, o escoamento é induzido por forças de empuxo, que são originadas por diferenças de viscosidade causadas por variações de temperaturas no fluido.
( ) A troca de calor latente está geralmente associada à transferência de calor por condução.
( ) A radiação que é emitida pela superfície tem sua origem na energia térmica da matéria limitada pela superfície, e a taxa na qual a energia é liberada por unidade de área (W/m²) é denominada poder emissivo.

A ordem correta de preenchimento dos parênteses, de cima para baixo, é:

A destilação é um processo de separação de componentes de uma mistura líquida com base em suas diferentes temperaturas de ebulição. Existem diferentes tipos de destilação, incluindo destilação flash, destilação binária e destilação multicomponente. Em relação aos processos de destilação, analise os itens a seguir.

I - A destilação flash é usada para separar componentes líquidos de uma mistura através de uma vaporização lenta seguida de condensação.
II - A destilação binária, como o nome sugere, envolve a separação de uma mistura de dois componentes líquidos.
III - Um exemplo comum de destilação binária é a destilação de álcool (etanol) e água.
IV - A destilação multicomponente envolve a separação de misturas que contêm mais de dois componentes. Um exemplo é a destilação fracionada do petróleo bruto em uma refinaria.

Quais estão corretos? 

Determinado fluido consegue através de uma tubulação com uma velocidade média de aproximadamente 7,50 . 10³ in / h . Obtenha o valor de escoamento desse fluido em unidades do Sistema Internacional (SI). 

A combustão de compostos orgânicos é o processo de queima de substancias orgânicas, como madeira, carvão, óleo ou gás, em presença de oxigênio. Durante este processo, as moléculas orgânicas reagem com o oxigênio para produzir dióxido de carbono (CO2) e vapor d'água, liberando energia térmica e luminosa. A combustão de compostos orgânicos é amplamente utilizada como fonte de energia em indústrias, transporte, residências, entre outras aplicações. No entanto, a liberação de gases poluentes durante a combustão pode prejudicar a qualidade do ar e contribuir para o aquecimento global. Com base nestas informações, assinale a alternativa que contém a massa de água gerada na combustão completa de 5 mols de C₃H₈:

No meio industrial, o mecanismo da condução de calor está relacionado à transferência de calor efetuada, ao nível molecular, por transferência de energia sensível. Partículas mais energéticas transferem parte da sua energia na forma de vibração, rotação e translação, por contato com outras partículas menos energéticas que recebem essa energia. Imagine dois reatores: em um ocorre processo exotérmico e, no outro, reação endotérmica. Para otimizar o desempenho das reações, foi utilizada uma aleta, interligando os dois reatores, de tal modo que o calor gerado pela reação exotérmica seja conduzido para a reação endotérmica. Suponha que a aleta possua um comprimento L = 50 cm e um diâmetro de 200 mm, e que o material seja cobre e que todo calor seja transferido por condução na aleta. Se a reação exotérmica se estabiliza na temperatura de 120 ºC e a endotérmica em 20 ºC e o processo alcança o regime permanente, a taxa de condução através da aleta é de:

(Dados: k_Cu = 400W/m.K e Pi = 3,14.)

Sobre o processo de vulcanização de elastômeros, assinale a única alternativa correta.

A tecnologia de separação por membranas proporciona a purificação de compostos de acordo com o tamanho do material retido. Os processos são classificados como microfiltração (partículas em suspensão), ultrafiltração (macromoléculas), nanofiltração (açúcares e sais bivalentes) e osmose reversa (sais monovalentes). Em todos os casos, o permeado flui através da membrana, carregando o material não retido. Um caso típico da aplicação de tecnologia de membranas é o processamento de leite. Esse produto é uma suspensão de partículas (proteína e gordura) em solução de proteínas solúveis, sais e lactose. No processo convencional, 100 kg de leite resultam em 10 a 15 kg de queijo e 85 a 90 kg de soro, que contém partículas de gordura e caseína e é tratado como resíduo. Com base na situação descrita, avalie os itens abaixo sobre o processo de separação por membranas para o leite.

I- Para a separação do leite, pode-se utilizar microfiltração ou ultrafiltração.

II- A composição do permeado pelo processo de microfiltração seria uma suspensão de gorduras e proteínas (creme de leite) ou equivalente.

III- A composição do retido por ultrafiltração seria um concentrado de proteínas e gorduras.

IV- A composição do permeado por microfiltração seria um fluido com caseína, proteínas solúveis, lactose e sais (leite desnatado) ou equivalente.

Está CORRETO o que se afirma em:

Qual é o tipo de corrosão que ocorre por um mecanismo exclusivamente químico? 

Uma placa plana tem transmissividade de 0,25 e refletividade de 0,3. Ela recebe radiação pelo alto à taxa de 320 W/m² , e, por baixo, à taxa de 400 W/m² . As duas faces têm poder emissivo de 200 W/m² .
Com relação às radiosidades das faces superior e inferior, verifica-se que

Considere a Figura abaixo, que indica uma possível instalação para testes de escoamentos:

A válvula está fechada, e, nessa situação, não há escoamento. Pg é a pressão manométrica no ponto indicado do reservatório fechado da direita. A área da superfície livre do reservatório da esquerda é muito grande.

Sabendo-se que h1 = 7m; h2 = 1m; h3 = 4m e l1 = 100m; g = 10 m/s² e que a massa específica do fluido é igual a 1000 kg/m³ , P_atm = 100 kPa, após a abertura da válvula, o escoamento irá acontecer

Uma placa plana vertical, de espessura L, deve separar dois ambientes. A face esquerda dessa placa está exposta a um ambiente evacuado. A temperatura dessa face é T_Q. A face direita da placa está exposta a um ambiente convecção que está à temperatura Tinf e com coeficiente de troca de calor por convecção igual a h. O número de Biot é definido por h L / k, onde k é a condutividade térmica do material da placa. O regime é permanente, e as propriedades não variam com a temperatura.
Com essas informações, constata-se o seguinte:

A respeito do fenômeno da cavitação, considere as seguintes afirmações:

I - A cavitação ocorre sempre que o número de Reynolds exceder 200000.
II - A cavitação pode ocorrer no escoamento de líquidos em situações nas quais a pressão local é inferior à pressão de vapor do líquido.
III - As bolhas formadas na cavitação aumentam a resistência local à corrosão.
IV - As bolhas formadas na cavitação colapsam quando atingem regiões nas quais a pressão local é superior à pressão do vapor.

São corretas APENAS as afirmações 

A diferença de cotas entre dois tanques de um determinado tratamento químico é de 5 metros. Os tanques são abertos para a atmosfera. O comprimento da tubulação que os liga é de 18 metros. Os primeiros 8 metros dessa tubulação têm diâmetro interno de 100 mm, e os restantes 10 metros têm diâmetro de 50 mm. Despreze as perdas menores e considere que o coeficiente de fricção (Moody) vale f = 0,02 (constante nos dois trechos). Considere g = 10 m/s² . O fluido de trabalho é água, e o regime é permanente.
Nessa situação, a vazão, em m³ /s, vale

A velocidade do som para um gás ideal é dada pela expressão c = (kRT)^0,5, onde k é a razão entre os calores específicos a pressão constante e a volume constante e R é a constante do gás. T indica a temperatura em K. Os efeitos de compressibilidade são indicados como relevantes a partir de um número de Mach, M, = 0,3 (razão entre a velocidade do escoamento e a velocidade do som no meio em questão).
Se a velocidade para M = 0,3 de um determinado gás (R = 300 J/kg.K) for igual a 106,5 m/s, a 27 ºC, a velocidade, em m/s, para a temperatura de 927 ºC será

Um trocador de calor opera nas condições abaixo:

Corrente quente: 

cp = 4,5 kJ/kg.K

m ponto = 1,5 kg/s

t _entrada = 200 ºC

t _saída = 100 ºC

Corrente fria:

cp = 4,0 kJ/kg.K

M_ponto = 2,5 kg/s

T_entrada = 15ºC

T_saída = não informada

Qual é o valor da efetividade nas condições indicadas?

Um trocador de calor deve ser usado para aquecer água, que está inicialmente a 35 ºC. A temperatura de saída dessa corrente, de capacidade térmica = 3,6 kJ/K.s, deve ser calculada. O óleo, que será utilizado como fluido de aquecimento, entra a 180 ºC, e sai a 75 ºC, e sua capacidade térmica é 3,6 kJ/K.s
A temperatura desejada, em ºC, vale

Em um trecho horizontal de uma tubulação, o fator de fricção, f, é medido, e o valor de 64/Re é obtido.
Esse valor para o coeficiente de fricção só é possível na seguinte circunstância: