Questões de Concurso Comentadas por alunos sobre fenômenos de transporte: mecânica dos fluidos, transferência de calor e transferência de massa em engenharia química e química industrial

Uma determinada estação de tratamento de água emprega um sistema de desinfecção para o tratamento de uma corrente aquosa contendo concentração de coliformes totais de 78 col mL^-1. O sistema opera como um reator de mistura perfeita. A cinética de degradação de microrganismo é de 1ª ordem, em função da concentração de coliformes. A constante de desinfecção é 45 dia^-1. Para uma vazão de afluente a ser processado de 180 L dia^-1 e redução de 99% da concentração de coliformes, o volume do reator requerido deverá ser de:

Durante fiscalização num posto de abastecimento de combustível e serviços, foi identificado um vazamento de combustível mediante inspeção num poço de monitoramento. A partir da medida instrumental em campo, verificou-se que a pressão parcial de benzeno presente na coluna de ar interna ao poço era de 0,225 Pa.

Dado: constante de Henry (10 °C) HB = 3,0 Pa L mg^-1.

Considerando a Lei de Henry, qual é a estimativa de concentração de benzeno dissolvido, na fase aquosa (CB), no poço de monitoramento inspecionado?

Uma gráfica de pequeno porte utiliza um sistema de adsorção por carvão ativado para o tratamento de um volume constante de água de lavagem das telas de gravação. O objetivo desse tratamento é remover 90% da concentração de tinta solúvel para posterior reuso da água. O processo de adsorção é realizado em batelada. A taxa de redução de tinta solúvel segue uma cinética de decaimento de 2ª ordem, em função apenas da concentração de tinta solúvel na água. Se a constante cinética do processo de adsorção for de 0,15 L mg^-1 dia^-1 e a concentração inicial de tinta for igual a 120 mg L^-1, o tempo requerido para a redução da concentração em 90% será de:

Para reduzir a turbulência, durante o escoamento de um fluido por um tubo, é possível:

Uma mistura de 21 g de bicarbonato de sódio reagiu de forma estequiométrica com ácido acético produzindo acetato de sódio, água e gás carbônico. A reação ocorreu em uma cápsula fechada com volume de 41 cm³ e temperatura de 27°C. Assinale a alternativa que apresenta a pressão na cápsula após a reação ter sido realizada completamente:

R= 0,082 atm.L.mol-1.K-1; Massa Molar: C=12 g/mol; O= 16 g/mol; H= 1 g/mol; Na= 23 g/mol.

Sarah, engenheira química em uma indústria alimentícia, foi acionada após uma ruptura em uma tubulação de inox numa rede bombeada. Ao verificar o ocorrido, ela notou que o colapso ocorreu logo em seguida a um fechamento abrupto de uma válvula do sistema. Diante disto, assinale a alternativa que indica o fenômeno que causou a ruptura na tubulação: 

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

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 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:

Um calorímetro de combustão acoplado à análise cromatográfica permite estimar a composição de saída dos gases. No calorímetro ocorre combustão total formando H₂ O e CO₂ segundo a estequiometria.


C_x H_y + y (x + y/4)  O₂ → x CO₂ + y/2 H₂ O

Admita a composição molar do combustível C_x H_y em que a razão y/x = 2

Se for empregado O₂ com 100% de excesso, então, a razão molar N₂ /CO₂ esperada na análise do gás de exaustão é, aproximadamente, de 


Dado N₂ /O₂ no ar ≈ 3,7 

No transporte de uma mistura de hidrocarbonetos via gasodutos (que se encontra à temperatura ambiente e pressão de 28 atm), uma alíquota de líquido acumulado em determinado ponto da tubulação é analisada, obtendo-se o resultado abaixo. 





Considerando-se os resultados da análise, em base mássica, em relação ao gás que atravessa o gasoduto, conclui-se que

Um poço de gás associado (óleo + gás) produz aproximadamente:

• 700 m³ /dia de óleo (medidos na condição de 300 K) • 12.000 m³ /dia de gás natural (medidos na condição de 300 K, 1 atm)

Considerando-se uma condição de escoamento de 360 K e 15 atm e densidade do líquido constante, a vazão volumétrica total (gás + líquido), em m³ /dia, é, aproximadamente,

Considere o fracionamento de um composto representado na Figura abaixo, operando em regime permanente. 

Todas as correntes 1, 2 e 3 são líquidas, com capacidades caloríficas de aproximadamente 5 kJ/(kgºC). Admita as seguintes informações sobre as diferenças de temperatura entre as correntes 2 e 1, as correntes 3 e 1 e a taxa de calor trocado no trocador Tr1 por vazão mássica da corrente 1 :

Nessas condições, a razão  em kJ/kg, é, aproximadamente,

Uma usina de energia térmica utiliza um ciclo de Rankine para converter calor em eletricidade. A água é aquecida à alta temperatura e à alta pressão em uma caldeira, como resultado a água vaporiza e aciona uma turbina que gera eletricidade. O vapor é, então, condensado e recirculado para a caldeira.
Admitindo-se o uso do ciclo de Rankine para converter calor em eletricidade, constata-se que a(o)