Questões de Concurso Sobre transferência de calor (condução, convecção e radiação) em engenharia mecânica

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Q4356986 Engenharia Mecânica
No projeto de um sistema de ar condicionado central para um edifício comercial de escritórios, a equipe de engenharia térmica precisa dimensionar a serpentina de resfriamento e desumidificação (evaporador) da unidade de tratamento de ar (UTA). O ar de retorno do ambiente mistura-se com o ar externo de renovação e entra na serpentina na condição (1). Ao atravessar a serpentina, o ar é resfriado e desumidificado até a condição de insuflamento (2).

Nesse contexto, analise as seguintes condições psicrométricas e de projeto observadas no processo:

• O ar entra na serpentina com temperatura de bulbo seco de 26°C e umidade relativa de 50% (ponto 1);
• A serpentina opera com uma temperatura de superfície (temperatura de ponto de orvalho do aparelho – ADP) de 8°C;
• O ar sai da serpentina (ponto 2) resfriado e com umidade relativa de 95%, mas sua temperatura de bulbo seco está acima da temperatura de serpentina devido ao fator de desvio (by-pass fator) do equipamento;
• O fluido refrigerante utilizado no ciclo é o R-134ª.

Considerando os conceitos de psicrometria, transferência de calor e termodinâmica aplicada a sistemas de climatização, assinale a alternativa que apresenta uma afirmação correta. 
Alternativas
Q4356961 Engenharia Mecânica
O evaporador do sistema de ar-condicionado central de um edifício, operando como um trocador de calor em contracorrente, deve resfriar uma corrente de ar cuja carga térmica total a ser removida é de 14kW (q = 14.000W).

O ar entra no trocador a 27 °C e sai a 13 °C. O fluido refrigerante entra no evaporador como uma mistura bifásica a uma temperatura de evaporação constante de 5 °C e sai ainda na mesma temperatura como vapor saturado. Sabendo que o coeficiente global de transferência de calor projetado para este equipamento é de 100W/(m².°C), determine a área de troca térmica (A) necessária para este evaporador e assinale a alternativa correta para esta área de troca térmica. 

Considere:

I. 22/8 = 2,75 e ln (2,75) = 1,0
II. Desconsidere opções comerciais disponíveis em mercado de trocadores como opção exclusiva de solução. (Não precisa ser item de prateleira para ser uma solução)
Alternativas
Q4299049 Engenharia Mecânica
A transmissão de calor ocorre por condução, convecção e radiação, com leis próprias de cada mecanismo. Registre V, para as afirmativas verdadeiras, e F, para as falsas:
(__)A condução em regime permanente por uma parede plana segue a lei de Fourier, proporcional ao gradiente de temperatura.
(__)A convecção é quantificada pela lei de Fourier, com o coeficiente de película determinado pela condutividade do sólido.
(__)A radiação térmica de um corpo é proporcional à quarta potência da sua temperatura absoluta, conforme Stefan-Boltzmann.
(__)A condutividade térmica dos metais é inferior à dos gases, o que favorece o isolamento térmico com as chapas metálicas.

Assinale a alternativa que apresenta a sequência correta, de cima para baixo.
Alternativas
Q4299045 Engenharia Mecânica
Os trocadores de calor transferem energia entre fluidos, com arranjos e métodos de dimensionamento específicos. Analise as afirmativas a seguir:
I.No trocador em contracorrente, os fluidos escoam em sentidos opostos, o que permite maior efetividade de troca térmica.
II.A média logarítmica das diferenças de temperatura aplica-se aos trocadores em correntes paralelas, sendo inválida para a contracorrente.
III.A incrustação nas superfícies de troca aumenta a resistência térmica e reduz o desempenho do trocador ao longo do tempo.

Está correto o que se afirma em:
Alternativas
Q4224279 Engenharia Mecânica

Durante a inspeção do sistema de aquecimento de água de um edifício do Ministério Público, um Engenheiro Mecânico observou as situações a seguir.



I. O calor é transferido da resistência elétrica para a parede metálica do reservatório.


II. O calor é transferido da superfície externa do reservatório para o ar ambiente em movimento.


III. O reservatório também perde calor para as superfícies vizinhas, mesmo na ausência de contato físico e de movimento do ar.



Os mecanismos predominantes de transferência de calor descritos em I, II e III são, respectivamente,  

Alternativas
Ano: 2026 Banca: CIAAR Órgão: CIAAR Prova: CIAAR - 2026 - CIAAR - Engenharia Mecânica |
Q4186617 Engenharia Mecânica
Para um fio condutor de corrente elétrica com diâmetro de 20 mm, exposto ao ar (h=20 W/m2K), a dissipação máxima de calor ocorre quando a espessura do isolamento (0,5 W/mK) é:
Alternativas
Q4157488 Engenharia Mecânica
O número adimensional que expressa a razão entre a resistência térmica interna por condução em um sólido e a resistência térmica externa por convecção é: 
Alternativas
Q4157478 Engenharia Mecânica
Uma superfície sólida, pequena, opaca e cinzenta, mantida à temperatura uniforme, troca calor por radiação com uma vizinhança muito maior, que a envolve completamente, a qual pode ser considerada como um corpo negro à temperatura uniforme. O meio entre a superfície e a vizinhança é não participante. Sobre esse fenômeno, assinale a opção correta.
Alternativas
Q4157452 Engenharia Mecânica
Considere trocadores de calor operando em regime permanente, com escoamento monofásico (sem mudança de fase) e sem perdas de calor para o ambiente. Sobre a análise e o desempenho de trocadores de calor, assinale a opção correta.
Alternativas
Q4157378 Engenharia Mecânica
Considerando a teoria sobre as ciências térmicas, assinale a opção correta. 
Alternativas
Q4157344 Engenharia Mecânica
Acerca da teoria e dos fundamentos de trocadores de calor, assinale a opção correta.
Alternativas
Q4157341 Engenharia Mecânica
Uma parede em contato com reator nuclear tem 10 m de espessura e condutividade térmica de 200 W/(m.K). О perfil de temperatura é quadrático e tem as seguintes medições de temperatura em função da posição ao longo da espessura, conforme tabela abaixo.
Imagem associada para resolução da questão
Com base nessas informações, assinale a opção que apresenta o módulo do fluxo de calor que passa pela posição x = 10 m da parede, em kW/m².
Alternativas
Q4157340 Engenharia Mecânica
Assinale a opção correta sobre as características de equipamentos de produção de vapor.
Alternativas
Q4084095 Engenharia Mecânica
        No contexto tecnológico do século XVIII — a era de ouro da primeira Revolução Industrial —, a fornalha era o "coração" energético de uma máquina térmica. Ela era o componente no qual ocorria a conversão de energia química (do combustível) em energia térmica (calor), a qual era posteriormente utilizada em processos internos, sendo convertida parcialmente em trabalho mecânico.

        Nas máquinas de Newcomen, a fornalha era uma câmara de combustão projetada para alimentar a caldeira. Esta, por sua vez, consistia em um grande recipiente construído com o objetivo de permitir a troca de calor entre a fornalha e a água em seu interior, produzindo geralmente vapor sob altas pressões — o que permite compará-la a uma grande panela de pressão.

         Suponha que uma fornalha produza uma potência térmica máxima de 40 kW e que 25% deste total sejam transferidos para 2 toneladas de água no interior de uma caldeira, inicialmente a 27 °C. Considerando que todas as trocas de calor da caldeira ocorram apenas com a fornalha, adote o calor específico da água como 4 J∙g−1 ∙°C−1 , o calor latente de vaporização da água como 2.160 J/g, a constante de Stefan-Boltzmann como 5,7 × 10−8 W/m2 e o comprimento da onda eletromagnética correspondente à cor vermelha como 700 nm. 

Com base nessas informações, julgue o item que se segue.


A potência total emitida por irradiação em um radiador térmico de emissividade unitária com área superficial de 1 m2 e mantido em equilíbrio térmico à temperatura de 1.000 K excede em mais de 40% a potência térmica máxima disponibilizada pela fornalha.

Alternativas
Q4084094 Engenharia Mecânica
        No contexto tecnológico do século XVIII — a era de ouro da primeira Revolução Industrial —, a fornalha era o "coração" energético de uma máquina térmica. Ela era o componente no qual ocorria a conversão de energia química (do combustível) em energia térmica (calor), a qual era posteriormente utilizada em processos internos, sendo convertida parcialmente em trabalho mecânico.

        Nas máquinas de Newcomen, a fornalha era uma câmara de combustão projetada para alimentar a caldeira. Esta, por sua vez, consistia em um grande recipiente construído com o objetivo de permitir a troca de calor entre a fornalha e a água em seu interior, produzindo geralmente vapor sob altas pressões — o que permite compará-la a uma grande panela de pressão.

         Suponha que uma fornalha produza uma potência térmica máxima de 40 kW e que 25% deste total sejam transferidos para 2 toneladas de água no interior de uma caldeira, inicialmente a 27 °C. Considerando que todas as trocas de calor da caldeira ocorram apenas com a fornalha, adote o calor específico da água como 4 J∙g−1 ∙°C−1 , o calor latente de vaporização da água como 2.160 J/g, a constante de Stefan-Boltzmann como 5,7 × 10−8 W/m2 e o comprimento da onda eletromagnética correspondente à cor vermelha como 700 nm. 

Com base nessas informações, julgue o item que se segue.


Em uma caldeira cujas paredes são formadas por múltiplas camadas uniformes, planas e paralelas, compostas por materiais distintos, uma vez estabelecido o regime estacionário, as potências térmicas conduzidas através de cada camada apresentarão o mesmo valor.

Alternativas
Q4084086 Engenharia Mecânica
        Thomas Newcomen (1664-1729), de Devon, sudoeste da Inglaterra, foi um fabricante e comerciante de ferro que fornecia produtos para minas locais. Ele projetou uma máquina térmica que utilizava um pistão e uma viga móvel em seu funcionamento. O vapor era condensado abaixo do pistão, com água fria injetada dentro do cilindro, criando-se um vácuo parcial. Dessa forma, a pressão atmosférica empurrava o pistão para baixo dentro do cilindro. O cilindro era ligado a uma grande alavanca, e em uma das extremidades desta se pendurava a haste que bombeava a água, conforme ilustrado na figura a seguir. Acredita-se que Newcomen tenha produzido um ou mais motores experimentais antes da instalação do primeiro, em 1712, em uma mina de carvão. Esses motores eram máquinas grandes, com cerca de 10 m de altura, em uma casa de máquinas com a caldeira montada sob o cilindro. O primeiro motor instalado elevou água a 50 m.


Ney Rogério Rezende, História das máquinas térmicas e o desenvolvimento
das leis da termodinâmica. Rio de Janeiro, v. 1, 2021, p. 15.
Internet:<https://educapes.capes.gov.br> (com adaptações).

A partir das informações do texto precedente, e considerando que a densidade da água seja 1.000 kg/m3 , que a aceleração da gravidade local seja 10 m/s2 e que a pressão atmosférica ao nível do mar seja 1 atm (105 Pa), julgue o item a seguir.


No processo de resfriamento e condensação de vapor descrito no texto, a forma predominante de transferência de calor no vapor se dá por convecção.

Alternativas
Q4083124 Engenharia Mecânica

Acerca dos processos de transferência de calor, julgue o item a seguir.


A convecção térmica ocorre devido ao movimento de massas de fluidos, como líquidos e gases.

Alternativas
Q4083122 Engenharia Mecânica

Acerca dos processos de transferência de calor, julgue o item a seguir.


Condução térmica é o processo de transferência de calor que ocorre apenas no vácuo.

Alternativas
Q4057030 Engenharia Mecânica
O projeto de trocadores de calor e sistemas de refrigeração deve maximizar a taxa de transferência de energia minimizando o consumo de trabalho externo. Considerando os ciclos de refrigeração e equipamentos térmicos, analise as afirmativas a seguir.

I.No ciclo de refrigeração por compressão de vapor, o fluido refrigerante entra no compressor na fase de vapor superaquecido e sai na fase de mistura líquido-vapor.
II.Trocadores de calor do tipo casco e tubos utilizam chicanas internas para aumentar a turbulência do fluido no casco e melhorar o coeficiente global de transferência de calor.
III.O uso de economizadores em caldeiras industriais visa pré-aquecer a água de alimentação utilizando o calor residual contido nos gases de exaustão da chaminé.

Está correto o que se afirma em: 
Alternativas
Ano: 2026 Banca: UERJ Órgão: UERJ Prova: UERJ - 2026 - UERJ - Engenheiro Mecânico |
Q4042331 Engenharia Mecânica
A velocidade do vento é um fator determinante na análise térmica predial, afetando diretamente as perdas ou os ganhos de calor através do envelope da construção. Em termos físicos, o efeito de resfriamento provocado pelo vento em uma parede externa decorre do:  
Alternativas
Respostas
1: B
2: D
3: B
4: A
5: A
6: A
7: D
8: B
9: A
10: C
11: C
12: E
13: E
14: C
15: C
16: C
17: C
18: E
19: A
20: C