Questão) Responda as afirmações a:
equação permanente de um fluido incompressível, a massa integral, tendo como hipótese um escoamento em regime.
No lado esquerdo do teorema, a integral de superfície irá resultar em vazão em volume. No lado direito do teorema do transporte de Reynolds temos a variação da propriedade dentro do sistema.
Em um fluido em repouso são geradas tensões tangenciais e normais sobre o fluido.
No escoamento de um fluido em um tubo, a velocidade do fluido se mantém constante sobre a área da seção transversal.
Ao aplicar a equação do movimento integral, o volume de controle deve ser escolhido de forma que as forças de pressão, viscosas e peso ajam diretamente sobre ele.
As superfícies de um VC devem ser traçadas formando um ângulo de 0 ou
com o escoamento.
Uma propriedade intensiva é qualquer propriedade que dependa da quantidade de matéria presente. Uma propriedade extensiva é qualquer propriedade que independa da quantidade de matéria presente.
É possível variar a energia de um sistema pela transferência de calor, trabalho ou fluxo de matéria através das fronteiras.
Passo 1
Beleza, vamos lá. A questão pede pra dizer se cada uma das 8 afirmações (de a até h) é verdadeira ou falsa e justificar usando conceitos de mecânica dos fluidos e termodinâmica. O conteúdo envolve:
- Equação de continuidade (escoamento permanente e incompressível)
- Teorema do transporte de Reynolds (volume de controle vs. sistema)
- Tensões (normais e tangenciais) em fluidos
- Perfil de velocidade em tubo
- Escolha de volume de controle e superfícies de controle
- Propriedades intensivas e extensivas
- Primeira lei da termodinâmica (variação de energia)
Tudo bem “desenrolado”, explicando do zero e sem pular etapa!
Passo 2
Afirmação a: “Na equação permanente de um fluido incompressível, a massa integral, tendo como hipótese um escoamento em regime.”
Teoria: escoamento permanente significa que toda quantidade no volume de controle não varia com o tempo. Pra um fluido incompressível também não há variação local de densidade. A equação de continuidade integral fica:
Logo, sob regime permanente e incompressível, a massa dentro do volume de controle é constante.
Conclusão: verdadeira.
Conclusão: verdadeira.
Passo 3
Afirmação b: “No lado esquerdo do teorema, a integral de superfície irá resultar em vazão em volume. No lado direito do teorema do transporte de Reynolds temos a variação da propriedade dentro do sistema.”
Teoria: o teorema do transporte de Reynolds diz
– O termo de superfície (fluxo) está à direita, e não à esquerda.
– O lado esquerdo é a variação da propriedade no sistema.
Eles trocaram os lados: está falso.
– O lado esquerdo é a variação da propriedade
Eles trocaram os lados: está falso.
Passo 4
Afirmação c: “Em um fluido em repouso são geradas tensões tangenciais e normais sobre o fluido.”
Teoria: fluido em repouso não resiste a cisalhamento, só surge pressão (tensão normal). As tensões tangenciais (viscosas) só aparecem se houver deformação.
Logo, em repouso: não há tensões tangenciais. Afirmação falsa.
Logo, em repouso: não há tensões tangenciais. Afirmação falsa.
Passo 5
Afirmação d: “No escoamento de um fluido em um tubo, a velocidade do fluido se mantém constante sobre a área da seção transversal.”
Teoria: só em escoamento “pluga” (ideal) a velocidade é uniforme. Mas em tubo real, por causa da viscosidade, o perfil varia – por exemplo, é parabólico no regime laminar.
Portanto, em geral a velocidade não é constante na seção: falsa.
Portanto, em geral a velocidade não é constante na seção: falsa.
Passo 6
Afirmação e: “Ao aplicar a equação do movimento integral, o volume de controle deve ser escolhido de forma que as forças de pressão, viscosas e peso ajam diretamente sobre ele.”
Teoria: quando montamos a forma integral de quantidade de movimento (ou energia), é fundamental que as forças (pressão, tensões viscosas e peso) atuem sobre o volume de controle ou suas superfícies de forma explícita, pra poder avaliá-las.
Isso faz parte do método do volume de controle: verdadeira.
Isso faz parte do método do volume de controle: verdadeira.
Passo 7
Afirmação f: “As superfícies de um VC devem ser traçadas formando um ângulo de 0 ou 180° com o escoamento.”
Teoria: você pode desenhar o VC da forma que quiser – a única vantagem de ter superfícies normais ao escoamento (
ou
) é simplificar o cálculo do fluxo
, mas não é obrigação.
Logo, falsa.
Logo, falsa.
Passo 8
Afirmação g: “Uma propriedade intensiva é qualquer propriedade que dependa da quantidade de matéria presente. Uma propriedade extensiva é qualquer propriedade que independa da quantidade de matéria presente.”
Teoria: é justamente o inverso!
- Intensiva independe da massa (ex.: temperatura, pressão).
- Extensiva depende da massa (ex.: volume, massa, energia total).
Portanto, falsa.
Passo 9
Afirmação h: “É possível variar a energia de um sistema pela transferência de calor, trabalho ou fluxo de matéria através das fronteiras.”
Teoria: é a primeira lei da termodinâmica para sistemas abertos e fechados. Energia pode entrar ou sair como calor
, trabalho
ou pela própria massa que cruza a fronteira (transporte de entalpia, energia cinética, potencial).
Então, verdadeira.
Então, verdadeira.
Resposta
a – Verdadeira
b – Falsa
c – Falsa
d – Falsa
e – Verdadeira
f – Falsa
g – Falsa
h – Verdadeira
b – Falsa
c – Falsa
d – Falsa
e – Verdadeira
f – Falsa
g – Falsa
h – Verdadeira