Questões de Concurso Público EMGEPRON 2021 para Engenheiro Químico

Quando 2,7 kg de solução salina são adicionados a uma garrafa cilíndrica de 200 mm de diâmetro, o nível do líquido sobe 75 mm. A densidade e a gravidade específica da solução é de, respectivamente:

Considerar o seguinte problema para resolução da questão.

Em uma indústria de processamento de alimentos, o vinagre (a densidade do vinagre é 1080 kg / m³) é bombeado do porão para um tanque superior a uma altura de 7 m, com uma vazão de 700 L / min. Desconsiderando o atrito e outras perdas, torna-se possível determinar alguns valores.

O trabalho realizado por minuto é:

Considerar o seguinte problema para resolução da questão.

Em uma indústria de processamento de alimentos, o vinagre (a densidade do vinagre é 1080 kg / m³) é bombeado do porão para um tanque superior a uma altura de 7 m, com uma vazão de 700 L / min. Desconsiderando o atrito e outras perdas, torna-se possível determinar alguns valores.

Se durante 2 minutos de operação o trabalho realizado é de 30 kNm, a potência necessária no equipamento será de:

Na estrada, um caminhão carregando ácido sulfúrico bate com outro caminhão e, no acidente, derramam-se 10 m³  de ácido concentrado (pureza de 97% em massa de H₂SO₄ e densidade de 1,83 g/cm³ ). Para neutralizar o ácido que foi derramado, pode-se, por exemplo, lançar na área atingida um minério rico em carbonato de cálcio (CaCO₃), como o calcário. A equação química que representa a neutralização do H₂SO₄ por CaCO₃, é:
H₂SO₄+ CaCO₃ → CaSO₄ + H₂O + CO₂

Sabendo que cada caminhão é capaz de transportar até 7,1 toneladas de calcário e que o calcário tem 85% de CaCO₃ , a quantidade aproximada de caminhões necessária para carregar o material neutralizante é:  (Dados de P.M de S:32; Ca:40; C:12; O:16, H:1)

Uma seção de cano de água redutora tem um diâmetro de entrada de 50 mm e um diâmetro de saída de 30 mm. Se a velocidade de entrada constante (em média na área de entrada) é 2,7 m / s, a velocidade de saída é:

Na expressão na qual P, D e V representam pressão, densidade e velocidade, respectivamente, os valores de X e Y, sendo a expressão dimensionalmente correta, são os seguintes:

Um tanque, operando em estado estacionário, é alimentado com uma mistura de benzeno (B) e tolueno (T) numa vazão de 500 kg/h, sendo 50% de benzeno em massa. Essa mistura é separada em duas frações por destilação, conforme apresentado na figura a seguir, de modo que a vazão de benzeno na saída superior do tanque seja 200 kg/h, enquanto a saída de tolueno na parte inferior seja de 225 kg/h.


A vazão desconhecida (m₁ e m₂) dos componentes nas saídas do tanque, que pode ser calculada utilizando o balanço de massa sobre as espécies, é:

Durante um teste de laboratório, 1,0 g de cobre comercial foi “dissolvido” em ácido nítrico, conforme reação a seguir: Cu + HNO₃ ➔ Cu(NO₃)₂ + H O + NO. A solução resultante foi, então, eletrolisada até deposição total do cobre, utilizando uma corrente elétrica de 4,0 A durante 5 min. Não obstante, foi observado que apenas 90% da corrente foi efetivamente utilizada no processo. A pureza desse cobre comercial é:
(Dados de P.M de Cu: 63,5; N:14; O:16; H:1 e constante de Faraday 96500 Cmol ^-1)

Há dois frascos contendo uma mistura de água e metanol, sendo que a primeira mistura possui 30% em massa de metanol, enquanto a segunda mistura contém 60% em massa de metanol. Se 400g da primeira mistura são misturados com 300g da segunda mistura num terceiro frasco, a fração mássica do metanol e da água no terceiro frasco será, respectivamente:

O princípio físico em que está baseado o funcionamento do medidor de temperatura denominado de termopar é o:

A água (ρ = 1000 kg/m³) escoa de modo permanente através do dispositivo abaixo. As áreas são: A₁ = 0,2 m², A₂ = 0,5 m² e A₃ = A₄ = 0,4 m².  A vazão em massa através da área 3 é dada como 0,4 kg/s. A vazão em volume entrando pela área 4 é de 0,1 m³/s, e a velocidade da água na área 1 é de . O escoamento é permanente e incompressível e as propriedades do fluido são uniformes em cada seção em que este cruza as fronteiras do Volume de Controle. Sabe-se que o princípio de conservação de massa para um dado Volume de Controle é representado por:


Sabendo que Ɐ é o volume do fluido no Volume de Controle e t é tempo, a vazão mássica que passa pela área 2 é de: 

É necessário transportar água, com uma vazão de 0,25 L/s, em um tubo cilíndrico de ferro galvanizado com 1,27 cm de diâmetro e 6 m de comprimento disposto horizontalmente, em regime permanente. Considerando que:
ρ = 1000 kg/m³; μ = 1 kg/m.s; ε = 0,15 mm; equação de Bernoulli simplificada:

fator de fricção:

número de Reynolds:

Onde Pé a pressão nos pontos 1 e 2, D o diâmetro do tubo, L o comprimento do tubo, ρ a densidade, μ a viscosidade do fluido, ε a rugosidade do tubo, f o fator de fricção e a velocidade média do fluido no interior do tubo, a queda de pressão ao longo do tubo pode ser estimada em:

A figura abaixo representa uma caixa aberta e com um orifício em sua base. Essa caixa contém água até a altura h no seu interior. O regime é permanente, o escoamento incompressível, a fricção ao longo das seções retas da caixa é desprezível e não há equipamentos para bombeamento do fluido. Considerando que:
Equação de Bernoulli:

Fricção pela contração na saída da caixa:

Onde P é a pressão nos pontos 1 e 2, g a gravidade, z a altura nos pontos 1 e 2, V a velocidade do fluido nos pontos 1 e 2, Ẇ o trabalho realizado no fluido, ṁ a vazão em massa do fluido, ρ a densidade, uma expressão que relaciona a velocidade e de vazamento de uma caixa com a altura de água é:

Um fluxo de ar na condição padrão (P = 101 kPa, T = 15°C) entra em um compressor a 75 m/s, conforme apresentado na figura abaixo. O ar sai do compressor com uma velocidade de 125 m/s, à pressão e temperatura absolutas de 200 kPa e 345 ºK, respectivamente. A vazão em massa é de 1 kg/s. A água de refrigeração que circula em volta da carcaça do compressor remove 18 kJ/kg de ar.

Sendo que: o regime é permanente; somente o trabalho do eixo está presente; o ar se comporta como gás ideal e as variações no parâmetro z são desprezíveis.

Dados:

c_p = 1 KJ/Kg.K; entalpia: h = u + pv conservação da massa: conservação de energia:

Onde é o calor do sistema, Ẇ_eixo o trabalho realizado pelo eixo, Ẇ_cisalhamento o trabalho realizado por tensões cisalhantes, Ẇ_outros o trabalho realizado por outros meios, u a energia interna, p a pressão no fluido, o volume do fluido, g a gravidade, z a altura do fluido, v a velocidade do fluido h a entalpia do fluido,T temperatura do fluido, c_p a capacidade térmica. A potência requerida pelo compressor é de:

A figura abaixo apresenta um processo contínuo em estado estacionário com duas unidades de processamento, no qual existem três correntes (a, b e c) cujas vazões são: ṁa, ṁb e ṁc. Porém, a composição de cada uma das correntes é desconhecida.



A vazão mássica da corrente b e a quantidade de A nessa corrente são, respectivamente:

O fluxo de calor que atravessa uma parede de concreto, com dimensões de 2,0 m de altura por 2,0 m de largura, 5,0 cm de espessura, condutividade térmica 0,8 w/ m.K, com temperatura interna de 150 ºC e externa de 30 ºC, é de

Em uma indústria, se faz necessário o transporte de um fluido entre dois tanques, que estão separados por uma altura de 10 m. Para que essa operação seja realizada, é necessária uma bomba, cuja curva característica é H = H₀ – aQ² , em que Q é vazão volumétrica de líquido em metros cúbicos por segundo; H é a carga correspondente em metros de coluna de líquido; H₀ =100m e a = 10⁵s²/m⁵. Desconsiderando os efeitos de perdas de carga na tubulação que conecta os tanques e tendo em vista que a tubulação tem diâmetro constante, a vazão volumétrica é de :

A água é largamente utilizada em vários processos como agente de resfriamento, pois ela apresenta um calor específico relativamente elevado, tornando-a própria para as operações de resfriamento. Com relação aos processos de resfriamento da água em uma torre ou equipamento similar, pode-se afirmar que ocorre transferência de calor:

Frequentemente, a água é utilizada em processos industriais, sendo necessários alguns tratamentos, para garantir que ela esteja adequada ao uso. A aeração é um processo de transferência de gás usado no tratamento de água. Com a aeração, o oxigênio é dissolvido na água, o que leva à diminuição da concentração de espécies químicas, como:

Fluidos não newtonianos são aqueles cuja tensão de cisalhamento não é diretamente proporcional à taxa de deformação. Um exemplo de fluido não newtoniano são os fluidos de perfuração de poços de petróleo. Esse tipo de fluido apresenta uma relação linear entre a tensão de cisalhamento e a taxa de deformação, a partir do momento em que se atinge uma tensão de cisalhamento inicial. Esse comportamento é característico dos fluidos: