Gabarito Comentado Engenharia Química (Qui) - Versão A

EAOEAR 2013 Gabarito Comentado Engenharia Qumica Verso A - 1 -

ESPECIALIDADE 31) Considere o intervalo de temperatura de 14F a 95F (graus Fahrenheit). As temperaturas equivalentes em C

(graus Celsius) e o intervalo entre as mesmas, respectivamente, so

a) 10C; 35C; 45C.

b) 18C; 63C; 81C.

c) 31,8C; 70,6C; 38,8C.

d) 32,4C; 113,4C; 145,8C. JUSTIFICATIVA DA ALTERNATIVA CORRETA: (LETRA A)

A partir da equao: 1.8

32F)T(C)T(

Tem-se:

C10C1.8

3214F)(14

1T

C35C1.8

3295F)(95

2T

e

C45C10351

T2

T

Fonte: FELDER, R.M. & ROSSEAU, R.W. Elementary Principles of Chemical Processes. 3

rd edition. John Wiley & Sons,

2005. Pgina 61. 32) Sobre o clculo do balano de massa integral (ou total) de qualquer processo, assinale a alternativa incorreta.

a) A quantidade de massa que entra no processo considerada no clculo do balano de massa integral (total).

b) A quantidade de massa consumida durante o processo usada nos clculos do balano de massa integral (ou total).

c) A quantidade de massa gerada durante o processo no usada nos clculos do balano de massa integral (ou total).

d) Por definio, o acmulo de massa em um processo a diferena entre as somas das quantidades de massa que entram e so geradas durante o processo, e as somas das quantidades de massas que saem e so consumidas durante o processo.

JUSTIFICATIVA DA ALTERNATIVA CORRETA: (LETRA C) O balano de massa integral (ou total) em um processo expresso por: quantidade de massa que entra no processo + quantidade de massa que gerada no processo = quantidade de massa que sai do processo + quantidade de massa que consumida no processo. Portanto, a quantidade de massa gerada considerada, sim, nos clculos. Fonte: FELDER, R.M. & ROSSEAU, R.W. Elementary Principles of Chemical Processes. 3


2005. Pgina 86. 33) Gs natural contendo uma mistura de metano, etano, propano e butano queimado em um forno com excesso de

ar. Sabe-se que um fluxo de 100 kmol/h desse gs natural contm 94,4% de moles de metano, 3,40% de moles de etano, 0,60% de moles de propano e 0,50% de moles de butano com 17% de excesso de ar atmosfrico. A taxa de fluxo molar requerida de oxignio

a) 37,1 kmol ar/h.

b) 207 kmol ar/h.

c) 986 kmol ar/h.

d) 1153 kmol ar/h.


JUSTIFICATIVA DA ALTERNATIVA CORRETA: (LETRA D)

O2

5H2

4CO2

O2

13

10H4C

O2

4H2

3CO2

5O8

H3

C

O2

3H2

2CO2

O2

7

6H

2C

O2

2H2

CO2

2O4CH

/h2

O kmol 207

10H4C kmol 1

2O kmol 6,5

h

10H4C )kmol0,0050(100

3H

3C kmol 1

2O kmol 5

h

8H

3C )kmol0,0060(100

6H

2C kmol 1

2O kmol 3,5

h

6H

2C )kmol0,0340(100

4CH kmol 1

2O kmol 2

h

4CH kmol0,944(100)

Assim, a taxa de alimentao de ar :

ar/h 1153kmolrequerido ar kmol

ar de oalimenta 1,17kmol

2O kmol 0,21

kmolar 1

h

2O kmol 207,0

fn



2005. Pgina 182. 34) Dez mL de gua pura lquida dentro de um cilindro com um pisto mvel aquecido presso constante de 1 atm,

a partir de uma temperatura inicial de 80C. A temperatura do sistema monitorada e observa-se o seguinte comportamento demonstrado abaixo.

(Felder, R.M. & Rosseau, R.W, 2005)

Pelo grfico, pode-se concluir que I. na etapa AB ocorre aquecimento do lquido. II. na etapa BC, o lquido est evaporando. III. na etapa CD, a temperatura aumenta e o volume diminui. IV. a temperatura correspondente parcela horizontal da curva de 100C.

Esto corretas somente as afirmativas

a) I e II.

b) I e III.

c) II e IV.

d) I, II e IV.



AB: Aquecimento do lquido V constante;

BC: evaporar o lquido V aumenta sistema, sistema permanece no ponto de vapor curva de equilbrio do lquido, enquanto algum lquido est presente a T=100C.

CD: aquecer o vapor T aumenta, V aumenta. Fonte: FELDER, R.M. & ROSSEAU, R.W. Elementary Principles of Chemical Processes. 3


2005. Pgina 280. 35) A solubilidade de bicarbonato de sdio em gua 11,1g NaHCO3/100g H2O a 30C e 16,4g NaHCO3/100g H2O a

60C. Se uma soluo saturada de NaHCO3 a 60C for congelada e trazida para o equilbrio a 30C, qual a porcentagem de cristais de sal dissolvidos?

a) 24,5%

b) 32,3%

c) 68,4%

d) 100,0%

JUSTIFICATIVA DA ALTERNATIVA CORRETA: (LETRA B) Base: 100g de H2O

Portanto: Balano de NaHCO3 = 16,4 = 11,1 + ms ms = 5,3g NaHCO3(s) % de cristalizao = 5,3g cristalizado/16,4g de alimentao x 100% = 32,3% Fonte: FELDER, R.M. & ROSSEAU, R.W. Elementary Principles of Chemical Processes. 3

rd edition. John Wiley & Sons.

2005. Pgina 302. 36) Oxignio a 150 K e 41,64 atm possui volume especfico de 4,684 cm

3/g e energia interna especfica de 1706 J/mol.

A entalpia especfica do oxignio neste estado de

a) 149 J/mol.

b) 1706 J/mol.

c) 1856 J/mol.

d) 2338 J/mol. JUSTIFICATIVA DA ALTERNATIVA CORRETA: (LETRA D)

J/mol 2338.K)L.atm/(mol 0,08206

J(mol.K) 8,314

mol

L 0,1499atm 41,64J/mol 1706VPUH

L/mol 0,14993

cm 6

10

L 3

10

g

3cm 4,684

mol

32,0gV



2005. Pgina 343.


37) Sabe-se que 500 kg/h de vapor aciona uma turbina. O vapor entra na turbina a 44 atm e 450C com velocidade linear de 60 m/s e deixa a turbina em um ponto 5 m abaixo da sua entrada presso atmosfrica e velocidade de 360 m/s. A turbina proporciona trabalho no eixo a uma taxa de 70 kW, e a perda de calor na turbina estimada em 10

4 kcal/h. A variao de entalpia especfica associada ao processo de

a) 650 kJ/kg.

b) 90,3 kJ/kg.

c) . 75 kJ/kg.

d) 70 kJ/kg. JUSTIFICATIVA DA ALTERNATIVA CORRETA: (LETRA A)

pk EEWQH

Normalmente, trabalho, calor, energia potencial e cintica so termos determinados em diferentes unidades. Para avaliar H, deve-se converter cada termo para kW utilizando fatores de converso, tais como m = (500 kg/h / 3600 s/h) = 0,139 kg/s:

kW 8,75

W3

10

1KW

1N.m/s

1W

2s

2)m

260

2(360

21kg.m/s

1N

2

0,139kg/s)

21u

22(u

2

m

kE

kW3-

6,81x10- N.m/s

310

1KW)5(

kg

9,81N0,139kg/s)12(pE

mzzgm

90,3kWpEkEWQH

70kWsW

11,6kWJ/s

310

1kW

3600s

1h

kcal3

0,239x10

1J

h

kcal4

10Q

mas

650kJ/kg 0,139kg/s

90,3kJ/s

m

HH2H

)1H2H(mH



2005. Pgina 324. 38) Preencha as lacunas e, em seguida, assinale a alternativa correta.

A energia interna especfica de vapor formaldedo (HCHO) a 1 atm e temperaturas moderadas dada pela frmula: 20,02134T25,96T(J/mol)U ,

onde T est em C. As energias internas especficas de vapor formaldedo a 0C de _________ J/mol e a 100C de _________ J/mol. Se fosse usado um sistema fechado, o valor de energia na forma de calor (J) requerido para elevar a temperatura de 3,0 mol de HCHO a volume constante de 0C para 100C seria de _________ J.

a) 2809 / 0 / 936 b) 0 / 2809 / 8428 c) 26 / 2809 / 936 d) 2809 / 26 / 8428


JUSTIFICATIVA DA ALTERNATIVA CORRETA: (LETRA B)

J 8428J/mol 0-2809(3,0mol)UQ

0 W0,pE 0,kEpEkEU W- Q

J/mol 2809C)(100U

J/mol 0)0(

/2

0,02134T25,96T(J/mol)U

C

molJ

U



2005. Pgina 409. 39) Preencha as lacunas e, em seguida, assinale a alternativa correta.

O calor padro da reao (g)5H(g)2COCaO(s)O(l)5H(s)C2222

Ca de kJ/mol 69,36otH

A reao ________________ a 25C. O reator dever ser ________________ para manter a temperatura constante. A energia necessria para quebrar as ligaes dos reagentes ________________ que a energia liberada quando as ligaes dos produtos so formados.

a) endotrmica / resfriado / menor

b) exotrmica / aquecido / maior

c) endotrmica / aquecido / maior

d) exotrmica / resfriado / menor JUSTIFICATIVA DA ALTERNATIVA CORRETA: (LETRA C)

A reao )(5)(2)()(5)( 2222 gHgCOsCaOlOHsCaC libera energia, logo, uma reao do tipo endotrmica. Como a reao libera energia, para manter a temperatura do reator necessrio aquecer o mesmo. Fonte: FELDER, R.M. & ROSSEAU, R.W. Elementary Principles of Chemical Processes. 3


2005. Pgina 476. 40) Relacione as operaes de transferncia de massa com suas respectivas descries e, em seguida, assinale a

alternativa que apresenta a sequncia correta.

a) 2 4 3 1

b) 4 2 1 3

c) 4 3 1 2

d) 2 3 4 1

JUSTIFICATIVA DA ALTERNATIVA CORRETA: (LETRA A)

Destilao A separao dos constituintes se fundamenta nas diferenas de volatilidade dos mesmos. Extrao slido-lquido Os componentes de uma fase slida podem ser separados por dissoluo seletiva da parte

solvel de um slido em um dissolvente adequado.

Adsoro Implica na transferncia de um constituinte de um fluido a uma superfcie de uma fase slida. Separao por membranas Um dos processos de separao por membranas a dilise, que um processo de

separao em que a massa se transfere atravs de uma membrana por efeito de um gradiente de concentrao. Fonte: FOUST, A.S.; WENZEL, L.A. Principios de Operaciones unitrias. 2. ed. CECSA, 2006. Parte 1: Operaes em etapas: Operaes de transferncia de massa.

(1) Separao por membranas

(2) Destilao

(3) Adsoro

(4) Extrao slido-lquido

( ) a separao dos constituintes se fundamenta nas diferenas de volatilidade.

( ) a separao dos constituintes se fundamenta na dissoluo seletiva da parte solvel de um slido em um dissolvente adequado.

( ) h transferncia do constituinte de um fluido para a superfcie de uma fase slida.

( ) a separao dos constituintes se fundamenta na massa que transferida atravs de uma membrana por efeito de um gradiente de concentrao.


41) Dois frascos separados contm duas misturas de gua-metanol. A primeira mistura contm 40% de metanol, e a segunda contm 70% de metanol. Se 200g da primeira mistura for combinada com 150g da segunda mistura, a massa total(g) e a massa(g) de H2O do produto final, respectivamente, sero

a) 185 e 105,5.

b) 350 e 165.

c) 350 e 185.

d) 185 e 90. JUSTIFICATIVA DA ALTERNATIVA CORRETA: (LETRA B) Balano de massa total: 200g + 150g = 350g Balano de methanol:

gOH /3CH 0,529gmm x 3500,7 x 1500,4 x 200

Assim:

OgH21650,529)-(1 x 3500,3 x 1500,6 x 200

Fonte: FELDER, R.M.E ROSSEAU, R. W. Elementary Principles of Chemical Processes. 3


2005. Pgina 88. 42) Informe se verdadeiro (V) ou falso (F) o que se afirma abaixo e, em seguida, assinale a alternativa que apresenta

a sequncia correta.

( ) Em fluidos no newtonianos a viscosidade no varia com a velocidade do fluido. ( ) So considerados fluidos newtonianos todos os gases e lquidos de baixo peso molecular. ( ) Os fluidos pseudoplsticos so considerados uma classe dos fluidos no newtonianos. ( ) Entre os fluidos newtonianos incluem a suspenso de slidos e solues lquidas de molculas de alto peso

molecular.

a) F F F V

b) F V V F

c) V V V V

d) V F F F

JUSTIFICATIVA DA ALTERNATIVA CORRETA: (LETRA B) Fluidos newtonianos:

A viscosidade newtoniana independente da velocidade da ao de corte (dv / dx) e do tempo de aplicao de cisalhamento.

So considerados fluidos newtonianos todos os gases e lquidos de baixo peso molecular. Fluidos no newtonianos:

Os fluidos pseudoplsticos so considerados uma classe dos fluidos no newtonianos.

Entre os fluidos no newtonianos incluem a suspenso de slidos e solues lquidas de molculas de alto peso molecular.

Fonte: FOUST, A.S.; CLUMP, C.W. WENZEL; L.A. Princpios das Operaces Unitrias. 2 Ed. LTC, 1982. 43) Sobre os mecanismos de transferncia de calor, as alternativas abaixo esto corretas, exceto:

a) No mecanismo molecular de transferncia de calor, a transferncia de calor devido ao molecular, conhecida como conduo.

b) No mecanismo turbulento de transferncia de calor, a transferncia de calor devido a um processo de mistura. Em geral acontece na conveco.

c) A radiao um mecanismo de transferncia de calor com contato fsico, onde a transferncia de calor ocorre devido emisso e absoro de energia.

d) A radiao pode ser verificada simultaneamente ou independentemente dos outros dois mecanismos de transferncia de calor, conduo e conveo.

JUSTIFICATIVA DA ALTERNATIVA CORRETA: (LETRA C) No mecanismo de transferncia de calor por radiao NO h contato fsico. Fonte: FOUST, A.S.; CLUMP, C.W; WENZEL, L.A. Princpios de Operaces Unitrias. 2 Ed. LTC, 1982.


44) Nas transferncias de massa em estado estacionrio, as colunas empacotadas so utilizadas amplamente para proporcionar contato contnuo das fases fluidas, tal como requerido para os processos de destilao e absoro. Tambm possvel utilizar colunas em pratos para estes processos de separao. Dentre as afirmativas abaixo, incorreto afirmar que

a) a reteno do lquido maior nas colunas empacotadas.

b) as colunas de pratos podem ser higienizadas com maior facilidade.

c) as colunas de pratos podem manipular maiores cargas de lquidos sem inundar-se.

d) as colunas empacotadas geram menor cada de presso para o fluxo de gases, o que de particular importncia em operaes a vcuo.

JUSTIFICATIVA DA ALTERNATIVA CORRETA: (LETRA A) A reteno do lquido menor nas colunas empacotadas, quando comparadas s colunas em pratos. Fonte: FOUST, A.S.; CLUMP, C.W; WENZEL, L.A. Princpios de Operaces Unitrias. 2 Ed. LTC, 1982. 45) Deseja-se bombear 2500 gal/min contra uma carga de 50 ps. Que tipo de bomba deve-se usar?

a) Rotatria.

b) Centrfuga.

c) Alternativa.

d) Engrenagem.


A uma velocidade relativamente alta e com carga baixa sugere-se utilizar algum tipo de bomba centrfuga. Uma velocidade razovel, para tal bomba, pode ser assumida por volta de 1800 rpm, assim:

480050

25001800

75,075,0

H

QNS

Este valor de velocidade especfica est dentro do intervalo de bombas com centrfuga. Fonte: FOUST, A.S.; CLUMP, C.W; WENZEL, L.A. Princpios de Operaces Unitrias. 2 Ed. LTC, 1982. 46) Sobre os mecanismos bsicos da corroso, incorreto afirmar que

a) gua com pH 10 corrosiva.

b) aos inoxidveis sofrem corroso.

c) cido sulfrico concentrado mais corrosivo que o cido sulfrico diludo.

d) processo eletroqumico de corroso pode ser decomposto em 3 principais etapas: processo andico, deslocamento dos eltros e ons e processo catdico.

JUSTIFICATIVA DA ALTERNATIVA CORRETA: (LETRA C)

O cido sulfrico concentrado no mais corrosivo que o cido diludo. Segundo Gentil, o cido sulfrico concentrado pode ser armazenado em tanques de ao carbono, o que no pode ser feito com o cido diludo. O cido sulfrico concentrado ataca inicialmente o ao carbono, formando sulfato ferroso (FeSO4), que fica aderido no costado do tanque e, como insolvel no cido concentrado, protege contra posterior ataque. J o cido diludo est mais ionizado pela gua, sendo mais corrosivo e formando

) .(

22

23

2

43242

OHHOH

SOOHOHSOH

Fonte: GENTIL, Vicente. Corroso. 5 Ed. Rio de Janeiro: LTC, 2007. Pgina 45. 47) Quando um metal submetido a solicitaes mecnicas alternadas ou cclicas pode, em muitos casos, ocorrer um

tipo de fratura denominado fratura por fadiga. Caracteristicamente, forma-se uma pequena trinca, geralmente num ponto de concentrao de tenses, que penetra lentamente no metal, numa direo perpendicular tenso. Em relao fratura por fadiga, incorreto afirmar que

a) a resistncia fadiga de um metal determinada pelo seu limite de fadiga.

b) o limite de fadiga a tenso especfica mxima de trao que pode ser aplicada alternada e indefinidamente sem causar ruptura.


c) o limite de fadiga claramente observado para aos testados na atmosfera, enquanto alguns metais no ferrosos no o apresentam.

d) o reconhecimento de fraturas por fadiga geralmente difcil, pois a regio da trinca possui formas irregulares, alm de variar com o tempo.

JUSTIFICATIVA DA ALTERNATIVA CORRETA: (LETRA D) O reconhecimento de fraturas por fadiga geralmente fcil, pois a regio de incio da trinca tem um aspecto liso, devido ao atrito entre as faces sucessivas da trinca em cada ciclo. A segunda regio a rea de aspecto rugoso, fibroso ou cristalino, onde se verifica a fratura repentina. Fonte: GENTIL, Vicente. Corroso. 5 Ed. Rio de Janeiro: LTC, 2007. Pgina 135. 48) As figuras abaixo se referem a impulsores de fluxo axial com os estabilizadores de direo de fluxo na ponta.

Relacione as figuras s suas respectivas caractersticas e, em seguida, assinale a alternativa que apresenta a sequncia correta.

(1)

( ) impulsor de fluxo axial.

(2)

( ) impulsor de turbina de aspas planas.

(3)

( ) impulsor de fluxo axial para uso em tubos de aspirao.

(4)

( ) impulsor helicoidal.


(5)

( ) impulsor do tipo ncora.

(Foust, A.S et al., 2006)

a) 5 1 2 4 3

b) 2 5 3 1 4

c) 4 1 2 5 3

d) 1 3 4 5 2

JUSTIFICATIVA DA ALTERNATIVA CORRETA: (LETRA A)

Impulsor de fluxo axial Impulsor de fluxo em sentido axial com estabilizadores de direo do fluxo nas pontas.

Permite um custo mnimo de agitao para um amplo intervalo de aplicaes de viscosidade moderada que requerem movimento rpido e completo.

Impulsor de turbina de aspas planas Produz turbulncia intensa, em primeiro lugar na direo radial, mas a custa de um alto consumo de energia.

Impulsor de fluxo axial para uso em tubos de aspirao Todo movimento poderia ser axial com o tubo de suco controlando a circulao de fluido. Obtm-se uma agitao de intensidade muito uniforme.

Impulsor helicoidal usado com maior frequncia para misturar ingredientes slidos ou para agitar massas ou pastas. Em muitas aplicaes, como o movimento de materiais mais pesados, requerido que este tipo de impulsor seja extremamente resistente.

Impulsor do tipo ncora Utilizado quando se requer baixo nvel de turbulncia em um fluido viscoso. Este impulsor particularmente efetivo para o uso em recipientes encamisados de aquecimento ou resfriamento.

Fonte: FOUST, A.S.; CLUMP, C.W; WENZEL, L.A. Princpios de Operaces Unitrias. 2 Ed. LTC, 1982. 49) Dentre os mtodos prticos adotados para diminuir a taxa de corroso de materiais metlicos, pode-se citar, exceto:

a) Mtodos baseados na alterao do processo.

b) Mtodos baseados nos revestimentos protetores.

c) Mtodos baseados na modificao do meio corrosivo.

d) Mtodos baseados na substituio do tipo metal usado.

JUSTIFICATIVA DA ALTERNATIVA CORRETA: (LETRA D) Os mtodos prticos, adotados para diminuir a taxa de corroso dos materiais metlicos so:

Mtodos baseados na modificao do processo.

Mtodos baseados nos revestimentos protetores.

Mtodos baseados na modificao do meio corrosivo.

Mtodos baseados na modificao do metal. Fonte: GENTIL, Vicente. Corroso. 5 Ed. Rio de Janeiro: LTC, 2007. Pgina 210. 50) A fosfatizao um tipo de revestimento no metlico corroso que permite a aplicao de camada de fosfato

sobre variados materiais metlicos como ferro, zinco, alumnio, cdmio e magnsio. Na escolha de um determinado fosfato para uma dada aplicao, deve-se considerar os seguintes fatores, exceto:

a) Tamanho e formato das peas.

b) Mtodo de movimentao das peas.

c) Nmero de peas a serem processadas.

d) Temperatura na qual as peas esto submetidas.



Na escolha de um determinado fosfato para uma dada aplicao, deve-se levar em conta uma srie de fatores, como: tamanho e formato das peas; mtodo de movimentao das peas; nmero de peas a serem processadas; finalidade a que se destina o recobrimento fosftico; custo, incluindo necessidades e disponibilidade de mo-de-obra; instalaes existentes; espao disponvel; qualidade desejada. Fonte: GENTIL, Vicente. Corroso. 5. Ed. Rio de Janeiro: LTC, 2007. Pgina 246. 51) A aplicao de tintas ou de sistemas de pintura uma das tcnicas de proteo anticorrosiva mais empregadas. A

pintura, como tcnica de proteo anticorrosiva, apresenta uma srie de propriedades importantes, tais como facilidade de aplicao e de manuteno, dentre outras. Sobre a tcnica de proteo anticorrosiva, pela aplicao de tintas ou de sistemas de pintura, incorreto afirmar que

a) a formao da pelcula sobre a base ou substrato (superfcie na qual a tinta foi aplicada) depende fundamentalmente de dois fatores: coeso entre os constituintes do revestimento e adeso do revestimento ao substrato.

b) os pigmentos so partculas slidas, finamente divididas, solveis no veculo fixo, utilizados para se obter, entre outros objetivos, proteo anticorrosiva, cor, opacidade, impermeabilidade e melhoria das caractersticas fsicas da pelcula.

c) dentre os mecanismos bsicos de proteo, na inibio ou passivao andica, as tintas de fundo contm determinados pigmentos inibidores que do origem formao de uma camada passiva sobre a superfcie do metal, impedindo a sua passagem para a forma inica, isto , que sofra corroso.

d) aditivos so compostos empregados, em pequenas concentraes, nas formulaes das tintas com o objetivo de lhes conferir ou s pelculas, determinadas caractersticas, tais como melhorar a secatividade das pelculas de tinta, reduzir a tendncia de sedimentao dos pigmentos, dentre outras.


Os pigmentos so partculas slidas, finamente divididas, insolveis no veculo fixo, utilizados para se obter, entre outros objetivos, proteo anticorrosiva, cor, opacidade, impermeabilidade e melhoria das caractersticas fsicas da pelcula. Fonte: GENTIL, Vicente. Corroso. 5. Ed. Rio de Janeiro: LTC, 2007. Pgina 246. 52) H discusses sobre a convenincia de se lanar lixo radioativo muito perigoso para o sol. Qual a quantidade de

energia potencial dever ser fornecida para retirar esse material do campo gravitacional do nosso planeta?

a) 25,7 x 106 J/kg

b) 45,8 x 108 J/kg

c) 62,4 x 106 J/kg

d) 147 x 108 J/kg


gJ/k10 X 62,4.N)(1kg.m/s

2

40000000)/s(1kg)(9,8m

g

mgR

r e Rr onde r

1

r

1

g

mgRpE

6

2

2

c

21

21c

2

Onde:


Fonte: LEVENSPIEL, O. Termodinmica Amistosa para Engenheiros. Edgard Blcher, 2002. Pgina 36. 53) Considere duas baterias diferentes: uma de chumbo que fornece 25 A a 12 V por 135 min, a 27C e a outra um

sistema de armazenagem de energia por rotao de um volante constitudo por um disco reforado por fibra de vidro, que gira em uma cmera de vcuo, na qual levita por ao de campo magntico estabelecido para obter esse efeito. Os seguintes dados para esse sistema de armazenagem de energia por rotao de um volante podem ser considerados: disco de 8 kg de massa, raio de 20 cm, quando totalmente carregado, gira a 60.000 rpm; entretanto, apenas 85% da energia armazenada pode ser recuperada como eletricidade. Comparando essas duas baterias, correto afirmar que

a) o sistema volante pode acumular at 30,4% de energia a mais.

b) o sistema volante pode acumular at 67,5% de energia a mais.

c) o sistema volante pode acumular at 10,3% de energia a mais.

d) a bateria de chumbo pode acumular at 20,1% de energia a mais.

JUSTIFICATIVA DA ALTERNATIVA CORRETA: (LETRA C) Para a bateria de chumbo:

Energia armazenada = V.A. tempo.

MJ 2,34J 2.430.000min

60s135min x (12V)(25A)

Para o sistema de volante:

Energia armazenada:

N.m 3.158.273

)2

.s2.2(kg.m/N

2(0,2m)8kg

2

60s

min

min

radianos 600002

c2.2g

2mR

2

s

radianos

c2g

I2

kE

Com 85% de eficincia, ou seja:

2,68MJJ)(0,85)(3.158.273til energia

Portanto, o sistema de volante pode acumular:

mais a energia de 10,3%100 x 2,43

2,432,68

Fonte: LEVENSPIEL, O. Termodinmica Amistosa para Engenheiros. Edgard Blcher, 2002. Pgina 43. 54) Uma garrafa plstica de 2 litros contm ar atmosfrico a 300 K e 11,5 bar de presso manomtrica. Em condio

isotrmica reversvel e adiabtica reversvel, quanto trabalho esse gs poder realizar se expandir at 1 bar, respectivamente?

a) 3.205 J e 6.300 J

b) 6.300 J e 3.205 J

c) 6.300 J e 15.750 J

d) 12.600 J e 6.300 J JUSTIFICATIVA DA ALTERNATIVA CORRETA: (LETRA B) Calcula-se, primeiramente, o nmero de moles de ar contidos na garrafa:

mol 1,00

0)(8,314)(30

(0,002) 5

12,5x10

RT

PVn

Calcula-se o trabalho realizado pela expanso do ar:


Expanso Isotrmica:

6300J1

12,5(300)ln(1)(8,314)

2p

1p

nRTlnWrev

Expanso Adiabtica:

3205J12,5

11

11,4

(300)(1)(8,314) revW

1p

2p

11k

nRTrevW

0,4/1,4

1)/k(k

Fonte: LEVENSPIEL, O. Termodinmica Amistosa para Engenheiros. Edgard Blcher, 2002. Pgina 98. 55) A metade esquerda de um tanque isolado, de volume constante, contm 10 litros de ar atmosfrico a 3 bar e 27C, e

est separada da metade direita de 10 litros, sob vcuo, por um diafragma, conforme figura abaixo. O diafragma se rompe e o ar se espalha. Analise a figura e, em seguida, assinale a alternativa que apresenta o valor de S do processo.

(Levenspiel, O, 2002)

a) 0 J/K

b) 5,8 J/K

c) 6,9 J/K

d) 597,3 J/K JUSTIFICATIVA DA ALTERNATIVA CORRETA: (LETRA C)

Pela primeira lei, para todo o sistema isolado, o volume constante: Q = 0 e W = 0. Portanto, U=0. Para gs ideal, tem-se: Tfinal = 300K, Vfinal = 20L e Pfinal = 1,5bar, logo:

molRT

PVn 2,1

)300)(314,8(

)020,0)(150000(

Portanto:

KJKmolJmol

inicialV

finalV

nRT

revdQS

inicialV

finalV

nRTrevWrevQ

/ 92,610

20ln)./ 314,8)( 2,1(ln

ln

Fonte: LEVENSPIEL, O. Termodinmica Amistosa para Engenheiros. Edgard Blcher, 2002. Pgina 176.


56) Marque a alternativa correta referente ao valor de potncia de sada requerida por uma bomba em estado

estacionrio no sistema mostrado abaixo. Considere: gua a 68F ( = 62,4 lbm/ps3; = 1 cp) bombeada ao tanque

superior a uma taxa de 12 ps3/mim. Toda a tubulao possui 4 in de dimetro interno circular liso.

(Bird, R.B, 2004)

a) 12,5 p lbf/s

b) 85,5 p lbf/s

c) 1100 p lbf/s

d) 2822 p lbf/s

JUSTIFICATIVA DA ALTERNATIVA CORRETA: (LETRA C) A velocidade mdia no tubo :

ft/s 2,39(1/6)

(12/60)

R

w/

22

O nmero de Reynolds :

4

47,11x10

)0(1)(6,72x1

)(62,4)(1/3)(2,30

DRe

O fluxo turbulento.

A contribuio para E , a partir dos vrios comprimentos de tubo, ser:

222

22

22

/ft 855)(0,156)(54 2

1

20)120100300(5 (1/3)

)0049,0()3,2(2

2

1

2

2

1

sfR

L

fR

L

LD

ff

R

L

i ih

i ih

i i

i

ih

Assim:

sftWm / 2822850)20105)(2,32(0 2

A taxa de massa de fluxo:

slbw m / 5,12)4,62)(60/12( Consequentemente:

kWWwW mm 5,1/slbft 1100)88)(5,12(

f Fonte: BIRD, R.B.; STEWART, W.E; LIGHTFOOT, E.N.; Fenmenos de Transporte. 2

nd Edition. LTC, 2004. Pgina 208.


57) Sobre o bombeamento de fluidos, as alternativas abaixo esto corretas, exceto:

a) Para que no ocorra cavitao necessrio que NPSH (requerido) seja maior que NPSH (disponvel).

b) A cavitao ocorre quando bolhas de vapor formadas em zonas de baixa presso so movidas para zonas de alta presso e estouram.

c) A velocidade especfica serve como um ndice conveniente do tipo de bomba real, usando capacidade e carga obtidas no ponto de eficincia mxima.

d) NPSH (altura livre positiva de suco) definida como a diferena entre a carga esttica na entrada de suco e a carga correspondente presso do vapor do lquido na entrada da bomba.

JUSTIFICATIVA DA ALTERNATIVA CORRETA: (LETRA A) Para que no ocorra cavitao necessrio que NPSH (requerido) seja menor que NPSH (disponvel). Fonte: FOUST, A.S.; CLUMP, C.W; WENZEL, L.A. Princpios de Operaces Unitrias. 2 Ed. LTC, 1982.

58) Os processos de corroso so considerados reaes qumicas heterogneas ou reaes eletroqumicas que se

passam geralmente na superfcie de separao entre o metal e o meio corrosivo. A caracterizao da forma de corroso auxilia bastante no esclarecimento do mecanismo e na aplicao de medidas adequadas de proteo. Relacione as formas de corroso s suas respectivas caractersticas fundamentais e, em seguida, assinale a alternativa que apresenta a sequncia correta.

(1)

( ) a corroso se processa entre os rgos da rede cristalina do

material metlico.

(2)

( ) a corroso se processa sob forma de finos filamentos, mas no

profundos.

(3)

( ) o hidrognio atmico penetra no material metlico, se transforma

em hidrognio molecular, exercendo presso e originando a

formao de bolhas.

(4)

( ) a corroso se processa na superfcie metlica produzindo sulcos ou

escavaes que apresentam fundo arredondado e profundidade

geralmente menor que o seu dimetro.


(5)

( ) a corroso se processa em pontos ou pequenas reas localizadas

na superfcie metlica produzindo cavidades que apresentam o

fundo de forma angulosa e profundidade geralmente maior do que

seu dimetro.

(6)

( ) a corroso se localiza em regies da superfcie metlica e no em

toda sua extenso, formando placas com escavaes.

(Gentil, Vicente, 2007)

a) 1 6 3 4 2 5

b) 3 4 2 5 1 6

c) 2 6 3 1 5 4

d) 4 3 2 5 1 6 JUSTIFICATIVA DA ALTERNATIVA CORRETA: (LETRA B)

Corroso puntiforme A corroso se processa em pontos ou pequenas reas localizadas na superfcie metlica, produzindo cavidades que apresentam o fundo de forma angulosa e profundidade geralmente maior do que seu dimetro.

Empolamento pelo hidrognio O hidrognio atmico penetra no material metlico, se transforma em hidrognio molecular, exercendo presso e originando a formao de bolhas.

Corroso intergranular A corroso se processa entre os rgos da rede cristalina do material metlico. Corroso filiforme A corroso se processa sob forma de finos filamentos, mas no profundos.

Corroso alveolar A corroso se processa na superfcie metlica produzindo sulcos ou escavaes que apresentam fundo arredonda e profundidade geralmente menor que o seu dimetro.

Corroso em placas A corroso se localiza em regies da superfcie metlica e no em toda sua extenso, formando placas com escavaes.

Fonte: GENTIL, Vicente. Corroso. 5 Ed. Rio de Janeiro: LTC, 2007. Pgina 39. 59) Marque a alternativa correta referente ao valor de queda de presso, em lbf/p

2, atravs de um tubo liso de 100

ps, para leo que flui a uma velocidade mdia de 8 ps/s. Considere: tubo com dimetro de 3 polegadas, = 5cps,

= 60 lb/ps3, f = 0,023.

a) 45,7

b) 68,0

c) 548,0

d) 1,8 x 10-03


35700)10 x 6,72 x (5

60)(3/12)(8)(

vD4Re

N

Lv

Df

2

cP)g 2(-

Portanto:


2

2

2

/81,3144

548)(

/548)12/3)(2,32)(2(

)60)(100)(64)(023,0(

2)(

pollbP

plbDg

LvfP f

c

Fonte: FOUST, A.S.; CLUMP, C.W; WENZEL, L.A. Princpios de Operaces Unitrias. 2 Ed. LTC, 1982. 60) Sobre os termos e as definies utilizadas na transferncia simultnea de calor e massa umidificao , assinale

a alternativa incorreta.

a) Umidade molar o contedo de vapor de um gs.

b) Umidade relativa a relao de presso parcial de vapor com a presso parcial de vapor saturado.

c) Calor molar mido o calor requerido para elevar C temperatura de 8,3 moles de gs seco mais seu vapor associado.

d) Temperatura de ponto de orvalho a temperatura na qual o vapor comea a condensar quando se esfria a fase gasosa presso constante.


Calor molar mido o calor requerido para elevar C temperatura de 1 mol de gs seco mais seu vapor associado. Fonte: FOUST, A.S.; CLUMP, C.W; WENZEL, L.A. Princpios de Operaces Unitrias. 2 Ed. LTC, 1982.

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Gabarito Comentado Engenharia Química (Qui) - Versão A