ESPECIALIDADE 31) Considere o intervalo de temperatura de 14°F a 95°F (graus
). Fahrenheit ).
As temperaturas equivalentes em °C
(graus Celsius) e o intervalo entre as mesmas, respectivamente, são a) –10°C; 35°C; 45°C. b) –18°C; 63°C; 81°C. c) 31,8°C; 70,6°C; 38,8°C. d) –32,4°C; 113,4°C; 145,8°C. JUSTIFICATIVA DA ALTERNATIVA CORRETA: (LETRA A) A partir da equação: T (C)
T (F) 32 1.8
Tem-se:
14 32 C 10C 1.8 95 32 T2 (95F) C 35C 1.8
T1(14F)
e T T 35 10C 45C 2 1 Fonte: FELDER, R.M. & ROSSEAU, R.W. Elementary Principles of Chemical Processes. 3 rd edition. John Wiley & Sons, 2005. Página 61. 32) Sobre o cálculo do balanço de massa integral (ou total) de qualquer processo, assinale a alternativa incorreta .
a) A quantidade de massa que entra no processo é considerada no cálculo do balanço de massa integral (total). b) A quantidade de massa consumida durante o processo é usada nos cálculos do balanço de massa integral (ou total). c) A quantidade de massa gerada durante o processo não é usada nos cálculos do balanço de massa integral (ou total). d) Por definição, o acúmulo de massa em um processo é a diferença entre as somas das quantidades de massa que entram e são geradas durante o processo, e as somas das quantidades de massas que saem e são consumidas durante o processo. JUSTIFICATIVA DA ALTERNATIVA CORRETA: (LETRA C) O balanço de massa integral (ou total) em um processo é expresso por: quantidade de massa que entra no processo + quantidade de massa que é gerada no processo = quantidade de massa que sai do processo + quantidade de massa que é consumida no processo. Portanto, a quantidade de massa gerada é considerada, sim, nos cálculos. Fonte: FELDER, R.M. & ROSSEAU, R.W. Elementary Principles of Chemical Processes. 3 rd edition. John Wiley & Sons, 2005. Página 86. 33) Gás natural contendo uma mistura de metano, etano, propano e butano é queimado em um forno com excesso de
ar. Sabe-se que um fluxo de 100 kmol/h desse gás natural contém 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 atmosférico. A taxa de fluxo molar requerida de oxigênio é a) 37,1 kmol ar/h. b) 207 kmol ar/h. c) 986 kmol ar/h. d) 1153 kmol ar/h.
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JUSTIFICATIVA DA ALTERNATIVA CORRETA: (LETRA D)
CH 4
2O
C H 2 6
C H 3 8
2
C 4H 10 0,944(100)kmol CH 4 2 kmol O 2 h
7
O
5O
2
13 2
O
2
2
2CO
3CO
2H O 2
2
2
4CO
3H O 2
4H O 2
2
5H O 2
0,0340(100)kmol C H 3,5 kmol O 2 6 2
1 kmol CH 4
h
0,0060(100)kmol C H 3 8
5 kmol O
h
1 kmol C H 3 3
2
2
CO
2
1 kmol C H 2 6
0,0050(100)kmol C 4 H 10 6,5 kmol O 2 h
1 kmol C 4 H 10
207 kmol O /h 2
Assim, a taxa de alimentação de ar é: n f
207,0 kmol O h
2
1 kmolar 0,21kmol O
1,17kmol alimentação de ar 2
kmol ar requerido
1153kmol ar/h
Fonte: FELDER, R.M. & ROSSEAU, R.W. Elementary Principles of Chemical Processes. 3 rd edition. John Wiley & Sons, 2005. Página 182. 34) Dez mL de água pura líquida dentro de um cilindro com um pistão móvel é aquecido à pressão constante de 1 atm,
a partir de uma temperatura inicial de 80°C. A temperatura do sistema é monitorada e observa-se o seguinte comportamento demonstrado abaixo.
(Felder , R.M. & Ros seau, R.W, 2005)
Pelo gráfico, pode-se concluir que I. na etapa AB ocorre aquecimento do líquido. II. na etapa BC, o líquido está evaporando. III. na etapa CD, a temperatura aumenta e o volume diminui. IV. a temperatura correspondente à parcela horizontal da curva é de 100°C. Estão corretas somente as afirmativas a) I e II. b) I e III. c) II e IV. d) I, II e IV.
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JUSTIFICATIVA DA ALTERNATIVA CORRETA: (LETRA D)
AB: Aquecimento do líquido – V constante; BC: evaporar o líquido – V aumenta sistema, sistema permanece no ponto de vapor – curva de equilíbrio do líquido, enquanto algum líquido está presente a T=100°C. CD: aquecer o vapor – T aumenta, V aumenta.
Fonte: FELDER, R.M. & ROSSEAU, R.W. Elementary Principles of Chemical Processes. 3 rd edition. John Wiley & Sons, 2005. Página 280. 35) A solubilidade de bicarbonato de sódio em água é 11,1g NaHCO 3/100g H2O a 30°C e 16,4g NaHCO3/100g H2O a
60°C. Se uma solução saturada de NaHCO 3 a 60°C for congelada e trazida para o equilíbrio a 30°C, 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: Balanço de NaHCO3 = 16,4 = 11,1 + ms ms = 5,3g NaHCO3(s) % de cristalização = 5,3g cristalizado/16,4g de alimentação x 100% = 32,3% Fonte: FELDER, R.M. & ROSSEAU, R.W. Elementary Principles of Chemical Processes. 3 rd edition. John Wiley & Sons. 2005. Página 302. 3
36) Oxigênio a 150 K e 41,64 atm possui volume específico de 4,684 cm /g e energia interna específica de 1706 J/mol.
A entalpia específica do oxigênio neste estado é de a) 149 J/mol. b) 1706 J/mol. c) 1856 J/mol. d) 2338 J/mol. JUSTIFICATIVA DA ALTERNATIVA CORRETA: (LETRA D) V
32,0g 4,684 cm
ˆ
mol
g
3
3 10 L 0,1499L/mol 6 3 10 cm
H U PV 1706 J/mol 41,64 atm ˆ
ˆ
0,1499L
8,314J(mol.K)
mol
0,08206L.atm/(mol.K)
ˆ
2338 J/mol
Fonte: FELDER, R.M. & ROSSEAU, R.W. Elementary Principles of Chemical Processes. 3 rd edition. John Wiley & Sons, 2005. Página 343.
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37) Sabe-se que 500 kg/h de vapor aciona uma turbina. O vapor entra na turbina a 44 atm e 450°C com velocidade
linear de 60 m/s e deixa a turbina em um ponto 5 m abaixo da sua entrada à pressão atmosférica 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 é estimada em 104 kcal/h. A variação de entalpia específica associada ao processo é de a) – 650 kJ/kg. b) – 90,3 kJ/kg. c) .– 75 kJ/kg. d) 70 kJ/kg. JUSTIFICATIVA DA ALTERNATIVA CORRETA: (LETRA A)
Q W E k E p H Normalmente, trabalho, calor, energia potencial e cinética são termos determinados em diferentes unidades. Para avaliar ΔH, deve-se converter cada termo para kW utilizando fatores de conversão, tais como m = (500 kg/h / 3600 s/h) = 0,139 kg/s: ΔE
m
0,139kg/s 1N (360 2 2 (u 2 u1 ) k 2 2 2 1kg.m/s
2
2
60 )m s
2
2
1W
1KW 1N.m/s 103 W
8,75 kW m g ( z z ) ΔE p 2 1
Q
10
4
kcal
h
W s
ΔH
0,139kg/s 9,81N ( 5) m kg
1J
1h
1kW 3 3 0,239x10 kcal 3600s 10 J/s
1KW -3 - 6,81x10 kW 3 10 N.m/s
11,6kW
70kW
W ΔE Q
k
90,3kW ΔE p
mas m (H 2 H1 ) ΔH ˆ
H2 H ˆ
ˆ
ΔH
ˆ
m
90,3kJ/s
650kJ/kg
0,139kg/s
Fonte: FELDER, R.M. & ROSSEAU, R.W. Elementary Principles of Chemical Processes. 3 rd edition. John Wiley & Sons, 2005. Página 324. 38) Preencha as lacunas e, em seguida, assinale a alternativa correta.
A energia interna específica de vapor formaldeído (HCHO) a 1 atm e temperaturas moderadas é dada pela fórmula: U(J/mol) 25,96T 0,02134T2 ˆ
,
onde T está em ºC. As energias internas específicas de vapor formaldeído a 0ºC é de _________ J/mol e a 100ºC é 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 0ºC para 100ºC seria de _________ J. a) b) c) d)
2809 0 26 2809
/ / / /
0 2809 2809 26
/ / / /
936 8428 936 8428
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JUSTIFICATIVA DA ALTERNATIVA CORRETA: (LETRA B) 2 U(J/mol) 25,96T 0,02134T J / mol ˆ
U(0 º C ) ˆ
0 J/mol
U(100C) ˆ
Q
Q
W
2809 J/mol
ΔU ΔE
U
k
ΔE p ΔE
k
0, ΔE p
0, W
0
(3,0mol)2809 - 0 J/mol 8428 J
Fonte: FELDER, R.M. & ROSSEAU, R.W. Elementary Principles of Chemical Processes. 3 rd edition. John Wiley & Sons, 2005. Página 409. 39) Preencha as lacunas e, em seguida, assinale a alternativa correta.
O calor padrão da reação CaC (s) 5H O(l) 2
CaO(s)
2
2CO (g) 5H (g) é de 2
2
o t
ΔH ˆ
69,36 kJ/mol
A reação é ________________ a 25ºC. O reator deverá ser ________________ para manter a temperatura constante. A energia necessária para quebrar as ligações dos reagentes é ________________ que a energia liberada quando as ligações dos produtos são formados. a) endotérmica / resfriado / menor b) exotérmica / aquecido / maior c) endotérmica / aquecido / maior d) exotérmica / resfriado / menor JUSTIFICATIVA DA ALTERNATIVA CORRETA: (LETRA C) A reação CaC 2 ( s) 5 H 2 O(l ) CaO( s) 2CO2 ( g ) 5 H 2 ( g ) libera energia, logo, é uma reação do tipo endotérmica. Como a reação libera energia, para manter a temperatura do reator é necessário aquecer o mesmo. Fonte: FELDER, R.M. & ROSSEAU, R.W. Elementary Principles of Chemical Processes. 3 rd edition. John Wiley & Sons, 2005. Página 476. 40) Relacione as operações de transferência de massa com suas respectivas descrições e, em seguida, assinale a alternativa que apresenta a sequência correta.
( (1) (2) (3) (4)
Separação por membranas Destilação Adsorção Extração sólido-líquido
( ( (
) a separação dos constituintes se fundamenta nas diferenças de volatilidade. ) a separação dos constituintes se fundamenta na dissolução seletiva da parte solúvel de um sólido em um dissolvente adequado. ) há transferência do constituinte de um fluido para a superfície de uma fase sólida. ) a separação dos constituintes se fundamenta na massa que é transferida através de uma membrana por efeito de um gradiente de concentração.
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)
Destilação – A separação dos constituintes se fundamenta nas diferenças de volatilidade dos mesmos. Extração sólido-líquido – Os componentes de uma fase sólida podem ser separados por dissolução seletiva da parte solúvel de um sólido em um dissolvente adequado. Adsorção – Implica na transferência de um constituinte de um fluido a uma superfície de uma fase sólida. Separação por membranas – Um dos processos de separação por membranas é a diálise, que é um processo de separação em que a massa se transfere através de uma membrana por efeito de um gradiente de concentração. Fonte: FOUST, A.S.; WENZEL, L.A. Principios de Operaciones unitárias. 2. ed. CECSA, 2006. Parte 1: Operações em etapas: Operações de transferência de massa. EAOEAR 2013 – Gabarito Comentado – Engenharia Química – Versão A
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41) Dois frascos separados contêm duas misturas de água-metanol. A primeira mistura contém 40% de metanol, e a
segunda contém 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, serão a) 185 e 105,5. b) 350 e 165. c) 350 e 185. d) 185 e 90. JUSTIFICATIVA DA ALTERNATIVA CORRETA: (LETRA B) Balanço de massa total: 200g + 150g = 350g Balanço de methanol : 200 x 0,4 150 x 0,7 350 x m m 0,529g CH3OH / g Assim: 200 x 0,6 150 x 0,3 350 x (1 - 0,529) 165 gH 2 O Fonte: FELDER, R.M.E ROSSEAU, R. W. Elementary Principles of Chemical Processes. 3 rd edition. John Wiley & Sons, 2005. Página 88. 42) Informe se é verdadeiro (V) ou falso (F) o que se afirma abaixo e, em seguida, assinale a alternativa que apresenta a sequência correta.
( ( ( (
) ) ) )
Em fluidos não newtonianos a viscosidade não varia com a velocidade do fluido. São considerados fluidos newtonianos todos os gases e líquidos de baixo peso molecular. Os fluidos pseudoplásticos são considerados uma classe dos fluidos não newtonianos. Entre os fluidos newtonianos incluem a suspensão de sólidos e soluções líquidas de moléculas 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 é independente da velocidade da ação de corte (d v / dx) e do tempo de aplicação de cisalhamento. São considerados fluidos newtonianos todos os gases e líquidos de baixo peso molecular. Fluidos não newtonianos: Os fluidos pseudoplásticos são considerados uma classe dos fluidos não newtonianos. Entre os fluidos não newtonianos incluem a suspensão de sólidos e soluções líquidas de moléculas de alto peso molecular. Fonte: FOUST, A.S.; CLUMP, C.W. WENZEL; L.A. PrincÍpios das Operacões Unitárias. 2ª Ed. LTC, 1982. 43) Sobre os mecanismos de transferência de calor, as alternativas abaixo estão corretas, exceto:
a) No mecanismo molecular de transferência de calor, a transferência de calor é devido à ação molecular, conhecida como condução. b) No mecanismo turbulento de transferência de calor, a transferência de calor é devido a um processo de mistura. Em geral acontece na convecção. c) A radiação é um mecanismo de transferência de calor com contato físico, onde a transferência de calor ocorre devido à emissão e absorção de energia. d) A radiação pode ser verificada simultaneamente ou independentemente dos outros dois mecanismos de transferência de calor, condução e conveção. JUSTIFICATIVA DA ALTERNATIVA CORRETA: (LETRA C) No mecanismo de transferência de calor por radiação NÃO há contato físico. Fonte: FOUST, A.S.; CLUMP, C.W; WENZEL, L.A. Princípios de Operacões Unitárias. 2ª Ed. LTC, 1982. EAOEAR 2013 – Gabarito Comentado – Engenharia Química – Versão A
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44) Nas transferências de massa em estado estacionário, as colunas empacotadas são utilizadas amplamente para
proporcionar contato contínuo das fases fluidas, tal como é requerido para os processos de destilação e absorção. Também é possível utilizar colunas em pratos para estes processos de separação. Dentre as afirmativas abaixo, é incorreto afirmar que a) a retenção do líquido é 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 líquidos sem inundar-se. d) as colunas empacotadas geram menor caída de pressão para o fluxo de gases, o que é de particular importância em operações a vácuo. JUSTIFICATIVA DA ALTERNATIVA CORRETA: (LETRA A) A retenção do líquido é menor nas colunas empacotadas, quando comparadas à s colunas em pratos. Fonte: FOUST, A.S.; CLUMP, C.W; WENZEL, L.A. Princípios de Operacões Unitárias. 2ª Ed. LTC, 1982. 45) Deseja-se bombear 2500 gal/min contra uma carga de 50 pés. Que tipo de bomba deve-se usar?
a) Rotatória. b) Centrífuga. c) Alternativa. d) Engrenagem. JUSTIFICATIVA DA ALTERNATIVA CORRETA: (LETRA B) A uma velocidade relativamente alta e com carga baixa sugere-se utilizar algum tipo de bomba centrífuga. Uma velocidade razoável, para tal bomba, pode ser assumida por volta de 1800 rpm, assim: N S
H
Q 0, 75
1800 2500 50
0, 75
4800
Este valor de velocidade específica está dentro do intervalo de bombas com centrífuga. Fonte: FOUST, A.S.; CLUMP, C.W; WENZEL, L.A. Princípios de Operacões Unitárias. 2ª Ed. LTC, 1982. 46) Sobre os mecanismos básicos da corrosão, é incorreto afirmar que
a) água com pH 10 é corrosiva. b) aços “inoxidáveis” sofrem corrosão. c) ácido sulfúrico concentrado é mais corrosivo que o ácido sulfúrico diluído. d) processo eletroquímico de corrosão pode ser decomposto em 3 principais etapas: processo anódico, deslocamento dos elétros e íons e processo catódico. JUSTIFICATIVA DA ALTERNATIVA CORRETA: (LETRA C) O ácido sulfúrico concentrado não é mais corrosivo que o ácido diluído. Segundo Gentil, o ácido sulfúrico concentrado pode ser armazenado em tanques de aço carbono, o que não pode ser feito com o ácido diluído. O ácido sulfúrico concentrado ataca inicialmente o aço carbono, formando sulfato ferroso (FeSO4), que fica aderido no costado do tanque e, como é insolúvel no ácido concentrado, protege contra posterior ataque. Já o ácido diluído está mais ionizado pela água, sendo mais corrosivo e formando 2 H 2 SO4 2 H 2 O 2 H 3 O SO4 ( H 3 O H . H 2 O)
Fonte: GENTIL, Vicente. Corrosão. 5ª Ed. Rio de Janeiro: LTC, 2007. Página 45. 47) Quando um metal é submetido a solicitações mecânicas alternadas ou cíclicas pode, em muitos casos, ocorrer um
tipo de fratura denominado fratura por fadiga. Caracteristicamente, forma-se uma pequena trinca, geralmente num ponto de concentração de tensões, que penetra lentamente no metal, numa direção perpendicular à tensão. Em relação à fratura por fadiga, é incorreto afirmar que a) a resistência à fadiga de um metal é determinada pelo seu limite de fadiga. b) o limite de fadiga é a tensão específica máxima de tração que pode ser aplicada alternada e indefinidamente sem causar ruptura. EAOEAR 2013 – Gabarito Comentado – Engenharia Química – Versão A
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c) o limite de fadiga é claramente observado para aços testados na atmosfera, enquanto alguns metais não ferrosos não o apresentam. d) o reconhecimento de fraturas por fadiga é geralmente difícil, pois a região da trinca possui formas irregulares, além de variar com o tempo. JUSTIFICATIVA DA ALTERNATIVA CORRETA: (LETRA D) O reconhecimento de fraturas por fadiga é geralmente fácil, pois a região de início da trinca tem um aspecto liso, devido ao atrito entre as faces sucessivas da trinca em cada ciclo. A segunda região é a área de aspecto rugoso, fibroso ou cristalino, onde se verifica a fratura repentina. Fonte: GENTIL, Vicente. Corrosão. 5ª Ed. Rio de Janeiro: LTC, 2007. Página 135. 48) As figuras abaixo se referem a impulsores de fluxo axial com os estabilizadores de direção de fluxo na ponta.
Relacione as figuras às suas respectivas características e, em seguida, assinale a alternativa que apresenta a sequência correta.
(
)
impulsor de fluxo axial.
(2)
(
)
impulsor de turbina de aspas planas.
(3)
(
)
impulsor de fluxo axial para uso em tubos de aspiração.
(4)
(
)
impulsor helicoidal.
(1)
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(5)
(
)
impulsor do tipo âncora.
(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 direção do fluxo nas pontas. Permite um custo mínimo de agitação para um amplo intervalo de aplicações de viscosidade moderada que requerem movimento rápido e completo. Impulsor de turbina de aspas planas – Produz turbulência intensa, em primeiro lugar na direção radial, mas a custa de um alto consumo de energia. Impulsor de fluxo axial para uso em tubos de aspiração – Todo movimento poderia ser axial com o tubo de sucção controlando a circulação de fluido. Obtém-se uma agitação de intensidade muito uniforme. Impulsor helicoidal – É usado com maior frequência para misturar ingredientes sólidos ou para agitar massas ou pastas. Em muitas aplicações, como o movimento de materiais mais pesados, é requerido que este tipo de impulsor seja extremamente resistente. Impulsor do tipo âncora – Utilizado quando se requer baixo nível de turbulência em um fluido viscoso. Este impulsor é particularmente efetivo para o uso em recipientes encamisados de aquecimento ou resfriamento.
Fonte: FOUST, A.S.; CLUMP, C.W; WENZEL, L.A. Princípios de Operacões Unitárias. 2ª Ed. LTC, 1982. 49) Dentre os métodos práticos adotados para diminuir a taxa de corrosão de materiais metálicos, pode-se citar, exceto:
a) Métodos baseados na alteração do processo. b) Métodos baseados nos revestimentos protetores. c) Métodos baseados na modificação do meio corrosivo. d) Métodos baseados na substituição do tipo metal usado. JUSTIFICATIVA DA ALTERNATIVA CORRETA: (LETRA D) Os métodos práticos, adotados para diminuir a taxa de corrosão dos materiais metálicos são: Métodos baseados na modificação do processo. Métodos baseados nos revestimentos protetores. Métodos baseados na modificação do meio corrosivo. Métodos baseados na modificação do metal. Fonte: GENTIL, Vicente. Corrosão. 5ª Ed. Rio de Janeiro: LTC, 2007. Página 210. 50) A fosfatização é um tipo de revestimento não metálico à corrosão que permite a aplicação de camada de fosfato
sobre variados materiais metálicos como ferro, zinco, alumínio, cádmio e magnésio. Na escolha de um determinado fosfato para uma dada aplicação, deve-se considerar os seguintes fatores, exceto: a) Tamanho e formato das peças. b) Método de movimentação das peças. c) Número de peças a serem processadas. d) Temperatura na qual as peças estão submetidas.
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JUSTIFICATIVA DA ALTERNATIVA CORRETA: (LETRA D) Na escolha de um determinado fosfato para uma dada aplicação, deve-se levar em conta uma série de fatores, como: tamanho e formato das peças; método de movimentação das peças; número de peças a serem processadas; finalidade a que se destina o recobrimento fosfático; custo, incluindo necessidades e disponibilidade de mão-de-obra; instalações existentes; espaço disponível; qualidade desejada. Fonte: GENTIL, Vicente. Corrosão. 5ª. Ed. Rio de Janeiro: LTC, 2007. Página 246. 51) A aplicação de tintas ou de sistemas de pintura é uma das técnicas de proteção anticorrosiva mais empregadas. A
pintura, como técnica de proteção anticorrosiva, apresenta uma série de propriedades importantes, tais como facilidade de aplicação e de manutenção, dentre outras. Sobre a técnica de proteção anticorrosiva, pela aplicação de tintas ou de sistemas de pintura, é incorreto afirmar que a) a formação da película sobre a base ou substrato (superfície na qual a tinta foi aplicada) depende fundamentalmente de dois fatores: coesão entre os constituintes do revestimento e adesão do revestimento ao substrato. b) os pigmentos são partículas sólidas, finamente divididas, solúveis no veículo fixo, utilizados para se obter, entre outros objetivos, proteção anticorrosiva, cor, opacidade, impermeabilidade e melhoria das características físicas da película. c) dentre os mecanismos básicos de proteção, na inibição ou passivação anódica, as tintas de fundo contêm determinados pigmentos inibidores que dão origem à formação de uma camada passiva sobre a superfície do metal, impedindo a sua passagem para a forma iônica, isto é, que sofra corrosão. d) aditivos são compostos empregados, em pequenas concentrações, nas formulações das tintas com o objetivo de lhes conferir ou às películas, determinadas características, tais como melhorar a secatividade das películas de tinta, reduzir a tendência de sedimentação dos pigmentos, dentre outras. JUSTIFICATIVA DA ALTERNATIVA CORRETA: (LETRA B) Os pigmentos são partículas sólidas, finamente divididas, insolúveis no veículo fixo, utilizados para se obter, entre outros objetivos, proteção anticorrosiva, cor, opacidade, impermeabilidade e melhoria das características físicas da película. Fonte: GENTIL, Vicente. Corrosão. 5ª. Ed. Rio de Janeiro: LTC, 2007. Página 246. 52) Há discussões sobre a conveniência de se lançar lixo radioativo muito perigoso para o sol. Qual a quantidade de
energia potencial deverá 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 JUSTIFICATIVA DA ALTERNATIVA CORRETA: (LETRA C)
1 1 onde r 1 R e r 2 g c r 1 r 2 2 40000000 (1kg)(9,8m/s ) mgR 2π 6 62,4 X 10 J/k g 2
ΔE p
mgR
gc
2
(1kg.m/s .N)
Onde:
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Fonte: LEVENSPIEL, O. Termodinâmica Amistosa para Engenheiros. Edgard Blücher, 2002. Página 36. 53) Considere duas baterias diferentes: uma de chumbo que fornece 25 A a 12 V por 135 min, a 27°C e a outra um sistema de armazenagem de energia por rotação de um volante constituído por um disco reforçado por fibra de vidro, que gira em uma câmera de vácuo, na qual levita por ação de campo magnético estabelecido para obter esse efeito. Os seguintes dados para esse sistema de armazenagem de energia por rotação 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, é correto afirmar que a) o sistema volante pode acumular até 30,4% de energia a mais. b) o sistema volante pode acumular até 67,5% de energia a mais. c) o sistema volante pode acumular até 10,3% de energia a mais. d) a bateria de chumbo pode acumular até 20,1% de energia a mais. JUSTIFICATIVA DA ALTERNATIVA CORRETA: (LETRA C) Para a bateria de chumbo:
Energia armazenada = V.A. tempo.
(12V)(25A) 135min x
60s
2.430.000J 2,34 MJ
min
Para o sistema de volante:
Energia armazenada: 2 ω I
E k 2g c
radianos s
2
2 mR 2.2g c
60000 radianos min 2π min 60s
2
8kg (0,2m)2 2 2.2(kg.m/N.s )
3.158.273 N.m
Com 85% de eficiência, ou seja:
energiaútil (3.158.273J)(0,85) 2,68MJ
Portanto, o sistema de volante pode acumular: 2,68 2,43 x 100 10,3% de energia a mais 2,43
Fonte: LEVENSPIEL, O. Termodinâmica Amistosa para Engenheiros. Edgard Blücher, 2002. Página 43. 54) Uma garrafa plástica de 2 litros contém ar atmosférico a 300 K e 11,5 bar de pressão manométrica. Em condição
isotérmica reversível e adiabática reversível, quanto trabalho esse gás poderá realizar se expandir até 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 número de moles de ar contidos na garrafa: n
PV RT
5 12,5x10 (0,002) (8,314)(300)
1,00 mol
Calcula-se o trabalho realizado pela expansão do ar: EAOEAR 2013 – Gabarito Comentado – Engenharia Química – Versão A
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Expansão Isotérmica:
Wrev nRTln
p 12,5 1 (1)(8,314)(300)ln 6300J p 1 2
Expansão Adiabática:
p (k 1)/k 1 2 k 1 p 1 0,4/1,4 (1)(8,314)(300) 1 1 1,4 1 12,5 nRT
Wrev
Wrev
3205J
Fonte: LEVENSPIEL, O. Termodinâmica Amistosa para Engenheiros. Edgard Blücher, 2002. Página 98. 55) A metade esquerda de um tanque isolado, de volume constante, contém 10 litros de ar atmosférico a 3 bar e 27°C, e
está separada da metade direita de 10 litros, sob vácuo, 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 ΔS do processo.
(Levenspi el, 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, ΔU=0. Para gás ideal, tem-se: Tfinal = 300K, Vfinal = 20L e Pfinal = 1,5bar, logo: n
PV
(150000)(0,020) (8,314)(300)
RT
1,2mol
Portanto: Qrev W rev nRT ln
S
dQrev T
nR ln
V final V inicial V final
V inicial
(1,2 mol )(8,314 J / mol . K ) ln
20 10
6,92 J / K
Fonte: LEVENSPIEL, O. Termodinâmica Amistosa para Engenheiros. Edgard Blücher, 2002. Página 176.
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56) Marque a alternativa correta referente ao valor de potência de saída requerida por uma bomba em estado
estacionário no sistema mostrado abaixo. Considere: água a 68ºF ( = 62,4 lbm/pés3; = 1 cp) bombeada ao tanque superior a uma taxa de 12 pés3/mim. Toda a tubulação possui 4 in de diâmetro interno circular liso.
(Bird , R.B, 2004)
a) 12,5 pé lbf /s b) 85,5 pé lbf /s c) 1100 pé lbf /s d) 2822 pé lbf /s JUSTIFICATIVA DA ALTERNATIVA CORRETA: (LETRA C) A velocidade média no tubo é: w/ρ (12/60) υ 2,39 ft/s πR 2 π(1/6) 2 O número de Reynolds é: D υ ρ (1/3)(2,30)(62,4) Re 7,11x10 4 4 μ (1)(6,72x10 ) O fluxo é turbulento. A contribuição para E , a partir dos vários comprimentos de tubo, será: ˆ
1 2 L 2 2 f i 2 R f D i Li h i 1 L i 2 2 R h 1 L i 2 2 R h
2(2,3) 2 (0,0049) f (5 300 100 120 20) (1/3) i f (0,156)(54 5) 85 ft 2 / s 2 i
Assim:
0 (32,2)(105 20) 0 W m 85 2822 ft 2 / s A taxa de massa de fluxo: w (12 / 60)(62,4) 12,5 lbm / s Consequentemente: W m wW m (12,5)(88) 1100 ft lb f /s 1,5 kW ˆ
ˆ
Fonte: BIRD, R.B.; STEWART, W.E; LIGHTFOOT, E.N.; Fenômenos de Transporte. 2 nd Edition. LTC, 2004. Página 208. EAOEAR 2013 – Gabarito Comentado – Engenharia Química – Versão A
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57) Sobre o bombeamento de fluidos, as alternativas abaixo estão corretas, exceto:
a) Para que não ocorra cavitação é necessário que NPSH (requerido) seja maior que NPSH (disponível). b) A cavitação ocorre quando bolhas de vapor formadas em zonas de baixa pressão são movidas para zonas de alta pressão e estouram. c) A velocidade específica serve como um índice conveniente do tipo de bomba real, usando capacidade e carga obtidas no ponto de eficiência máxima. d) NPSH (altura livre positiva de sucção) é definida como a diferença entre a carga estática na entrada de sucção e a carga correspondente à pressão do vapor do líquido na entrada da bomba. JUSTIFICATIVA DA ALTERNATIVA CORRETA: (LETRA A) Para que não ocorra cavitação é necessário que NPSH (requerido) seja menor que NPSH (disponível). Fonte: FOUST, A.S.; CLUMP, C.W; WENZEL, L.A. Princípios de Operacões Unitárias. 2ª Ed. LTC, 1982. 58) Os processos de corrosão são considerados reações químicas heterogêneas ou reações eletroquímicas que se
passam geralmente na superfície de separação entre o metal e o meio corrosivo. A caracterização da forma de corrosão auxilia bastante no esclarecimento do mecanismo e na aplicação de medidas adequadas de proteção. Relacione as formas de corrosão às suas respectivas características fundamentais e, em seguida, assinale a alternativa que apresenta a sequência correta.
(1)
(2)
(
) a corrosão se processa entre os órgãos da rede cristalina do material metálico.
(
) a corrosão se processa sob forma de finos filamentos, mas não profundos.
(
) o hidrogênio atômico penetra no material metálico, se transforma em hidrogênio molecular, exercendo pressão e originando a formação de bolhas.
(
) a corrosão se processa na superfície metálica produzindo sulcos ou escavações que apresentam fundo arredondado e profundidade geralmente menor que o seu diâmetro.
(3)
(4)
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(
) a corrosão se processa em pontos ou pequenas áreas localizadas na superfície metálica produzindo cavidades que apresentam o fundo de forma angulosa e profundidade geralmente maior do que seu diâmetro.
(
) a corrosão se localiza em regiões da superfície metálica e não em toda sua extensão, formando placas com escavações.
(5)
(6)
(Gentil, Vic ente, 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) Corrosão puntiforme – A corrosão se processa em pontos ou pequenas áreas localizadas na superfície metálica, produzindo cavidades que apresentam o fundo de forma angulosa e profundidade geralmente maior do que seu diâmetro. Empolamento pelo hidrogênio – O hidrogênio atômico penetra no material metálico, se transforma em hidrogênio molecular, exercendo pressão e originando a formação de bolhas. Corrosão intergranular – A corrosão se processa entre os órgãos da rede cristalina do material metálico. Corrosão filiforme – A corrosão se processa sob forma de finos filamentos, mas não profundos. Corrosão alveolar – A corrosão se processa na superfície metálica produzindo sulcos ou escavações que apresentam fundo arredonda e profundidade geralmente menor que o seu diâmetro. Corrosão em placas – A corrosão se localiza em regiões da superfície metálica e não em toda sua extensão, formando placas com escavações.
Fonte: GENTIL, Vicente. Corrosão. 5ª Ed. Rio de Janeiro: LTC, 2007. Página 39. 2
59) Marque a alternativa correta referente ao valor de queda de pressão, em lb f /pé , através de um tubo liso de 100
pés, para óleo que flui a uma velocidade média de 8 pés/s. Considere: tubo com diâmetro de 3 polegadas, = 5cps, 3 = 60 lb/pés , f = 0,023. a) 45,7 b) 68,0 c) 548,0 d) 1,8 x 10-03 JUSTIFICATIVA DA ALTERNATIVA CORRETA: (LETRA C)
N Re
f
Dvρ μ
(3/12)(8)(60) (5 x 6,72 x 104 )
35700
2(- P)g c D
v 2 L Portanto: EAOEAR 2013 – Gabarito Comentado – Engenharia Química – Versão A
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( P ) ( P )
f v 2 L 2 g c D 548 144
(0,023)(64)(100)(60) (2)(32,2)(3 / 12)
548lb f / pé 2
3,81lb / pol 2
Fonte: FOUST, A.S.; CLUMP, C.W; WENZEL, L.A. Princípios de Operacões Unitárias. 2ª Ed. LTC, 1982.
60) Sobre os termos e as definições utilizadas na transferência simultânea de calor e massa – umidificação –, assinale a alternativa incorreta.
a) Umidade molar é o conteúdo de vapor de um gás. b) Umidade relativa é a relação de pressão parcial de vapor com a pressão parcial de vapor saturado. c) Calor molar úmido é o calor requerido para elevar ºC à temperatura de 8,3 moles de gás seco mais seu vapor associado. d) Temperatura de ponto de orvalho é a temperatura na qual o vapor começa a condensar quando se esfria a fase gasosa à pressão constante. JUSTIFICATIVA DA ALTERNATIVA CORRETA: (LETRA C) Calor molar úmido é o calor requerido para elevar ºC à temperatura de 1 mol de gás seco mais seu vapor associado. Fonte: FOUST, A.S.; CLUMP, C.W; WENZEL, L.A. Princípios de Operacões Unitárias. 2ª Ed. LTC, 1982.
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