Provas Finais - Como Estudar?

2ª Chamada - B1

Temas

1> Princípio de Pascal - Prensa Hidráulica

2> Equação de Bernoulli e Equação da Continuidade

3> Tubo Venturi - Velocidade de Escoamento e Vazão

4> Princípio de Arquimedes

2ª Chamada - B2

Temas

1> Teoria: Convecção, Condução e Irradiação

2> Teoria: Princípios da Termodinâmica

3> Trabalho - Relação de Integral

4> Trabalho diagrama p x V

5> 1ª Lei da Termodinâmica

6> Processos de Transformação de um Gás

Exame

1> Equação de Bernoulli e Equação da Continuidade

2> Trabalho - Relação de Integral

3> Trabalho diagrama p x V

4> 1ª Lei da Termodinâmica

5> Princípio de Arquimedes

6> Princípio de Pascal - Prensa Hidráulica

Aula 15 - Roteiro de Estudos para a Prova

Tema 1: Termodinâmica - Transformações de Estado (Processos)
Lembrar dos Processos: Isotérmico, Isobárico e Isométrico. Saber utilizar a equação de transformação de estado:

Tema 2: Termodinâmica - Cálculo do Trabalho

Estudar problemas que envolvam cálculo do trabalho tanto pela área como pela expressão da integral.

Tema 3: Termodinâmica - Primeira Lei da Termodinâmica

Estudar problemas que envolvem processos de transformação e a 1ª Lei da Termodinâmica

Tema 4 - Termodinâmica - Máquinas Térmicas

Cálculo de trabalho e rendimento em ciclos

Tema 5 - Irradiação

Estudar problemas que envolvam taxa de radiação (potência)

Tema 6 - Teoria

Leis da Termodinâmica

Processos de Transmissão do Calor (Condução, Convecção e Radiação) 

Aula 14 - Exercícios de Sala

1> Considere que 200 J de trabalho são realizados sobre um sistema e que 70,0 cal são extraídas do sistema na forma de calor. No sentido da primeira lei da termodinâmica, quais são os valores (incluindo sinais) de:

(a) Trabalho;

(b) Quantidade de Calor;

(c) Variação da energia interna.

2> Um gás no interior de uma câmara passa pelo ciclo mostrado na figura. Determine a energia transferida pelo sistema sob forma de calor durante o processo CA se a energia adicionada sob a forma de calor Q(AB) durante o processo AB for 20,0 J, se nenhuma energia for transferida sob forma de calor durante o processo BC e se o trabalho resultante realizado durante o ciclo for 15,0 J.

3> Uma amostra de gás se expande a partir de uma pressão e um volume iniciais de 10 Pa e 1,0 mˆ3 para um volume final de 2,0 mˆ3. Durante a expansão, a pressão e o volume são obtidos pela equação p = a Vˆ2 , onde a = 10 N/mˆ8. Determine o trabalho realizado pelo gás durante a expansão.

4> A substância trabalhante de uma máquina térmica realiza ciclos entre duas fontes térmicas, trocando com elas as quantidades  180 J e 240 J. Determine:

(a) o trabalho realizado em calorias;

(b) a potência útil obtida na máquina, sabendo que os ciclos são realizados com a frequência de 4 Hz;

(c) o rendimento dessa máquina.

5> Um motor de Carnot absorve 52 kJ sob a forma de calor e expele 36 kJ sob forma de calor em cada ciclo. Calcule (a) a eficiência do motor e (b) o trabalho realizado por ciclo em kJ.

Aula 14 - Termodinâmica - Parte Final

Em nossa última aula falaremos da 1ª Lei da Termodinâmica:

Suas aplicações nos processos de transformações.

Logo depois falaremos da 2ª Lei da Termodinâmica - Máquinas Térmicas.

Falaremos da eficiência dessas máquinas.

No final da aula falaremos sobre a prova.

A História dos Motores:

Aula na UFF:

Aula 13 - Resultados do Carrinho com Bexiga

Resultados:

Carrinhos e Disputas:

4º Lugar:

3º Lugar:

2º Lugar:

1º Lugar:

Aula 13 - Iniciação Tecnológica - Carrinho com bexiga

Em nossa aula 13, teremos a Iniciação Tecnológica do Carrinho com Bexiga.

Lembrando das Regras

1> A massa do carrinho é livre.

2> Os carrinhos devem ser movidos exclusivamente por ar expelido por uma bexiga. A bexiga deverá ser trazida pelo grupo. O grupo pode ter de 1 aluno a 5 alunos.

3> O carrinho deverá percorrer uma pista de 3 m de comprimento por 90 cm de largura, caso ele queime as linhas demarcatórias da pista, ele estará automaticamente desclassificado naquele ponto.

4> Os carrinhos deverão cumprir uma prova mínima. A prova consiste em colocar o carrinho na pista e completar o percurso sem queimar as linhas que a delimitam em no máximo 5 s.

5> A competição será realizada como em corridas de “dragstars” ou arrancadas, ou seja, competem dois a dois competidores. O vencedor elimina o derrotado (em melhor de 3, na final será apenas uma corrida).

6> O carrinho deverá ter contato com a pista, em todo o seu percurso, caso contrário será desclassificado.

7> Qualquer dúvida existente durante a competição será resolvida pela comissão julgadora e tem palavra final do professor Maurício Ruv Lemes. A comissão julgadora é soberana.

O Relatório deve conter:

1> Nomes completos e curso

2> Objetivos do projeto

3> Projeto do Carrinho (desenho, foto, dimensões)

4> Problemas e Soluções

5> Relacionar a Física desenvolvida em sala com o carrinho de bexiga.

6> Conclusão

7> Referências

Aula 12- Pós Aula

Após a aula 12 o aluno deverá saber responder as seguintes questões?

1> Como ocorre a Irradiação?

2> Como interpretar o sinal da Potência Resultante Radiada?

3> Qual o objeto de estudo da Termodinâmica?

4> Como proceder para calcular o trabalho realizado por um gás se o processo não for adiabático?

5> O que é uma transformação cíclica?

Aula 12 - Exercícios de Sala

1> A radiação emitida por uma superfície real é calculada comparando-a com um corpo negro. Um corpo negro é definido como um corpo hipotético que absorve toda a radiação térmica que nele incidir, ou seja, ele emite radiação exatamente na mesma taxa que absorve. A Lei de Stefan-Boltzmann relaciona o poder emissivo de um corpo negro com a temperatura da sua superfície, como mostra a equação:

Enegro =σ⋅Ts4

Em que σ é a constante de Stefan-Boltzmann e Ts é a temperatura da superfície do corpo negro, em Kelvin.

O fluxo térmico E máximo de uma superfície real, cuja emissividade e absortividade valem 0,8 e 0,6, respectivamente, pode ser calculado através da equação:

a) E = 0,6⋅σ ⋅Ts4 .
b) E = 0,8⋅σ ⋅Ts4.
c) E = σ⋅Ts4  / 1, 4.
d) E = 0,4⋅σ ⋅Ts4 . 
e) E = σ⋅Ts4  / 1, 2.

2> Uma esfera de Raio 0,500 m, temperatura 27,0ºC e emissividade de 0,850, está localizada em um ambiente de temperatura  igual a 77,0ºC. A que taxa a esfera (a) emite e (b) absorve radiação térmica? (c) Qual a taxa resultante de troca de energia da esfera?

3> Considere que 200 J de trabalho são realizados sobre um sistema e que 70,0 cal são extraídas do sistema na forma de calor. No sentido da primeira lei da termodinâmica, quais são os valores (incluindo sinais) de:

(a) Trabalho;

(b) Quantidade de Calor;

(c) Variação da energia interna.

4> Uma amostra de gás se expande de 1,0 mˆ3 para 4,0 mˆ3 enquanto sua pressão diminui de 40 Pa para 10 Pa. Quanto trabalho é realizado pelo gás se a sua pressão varia com o volume passando por cada uma das três trajetórias mostradas no diagrama p - V?

5> Um gás no interior de uma câmara passa pelo ciclo mostrado na figura. Determine a energia transferida pelo sistema sob forma de calor durante o processo CA se a energia adicionada sob a forma de calor Q(AB) durante o processo AB for 20,0 J, se nenhuma energia for transferida sob forma de calor durante o processo BC e se o trabalho resultante realizado durante o ciclo for 15,0 J.

6> Uma amostra de gás se expande a partir de uma pressão e um volume iniciais de 10 Pa e 1,0 mˆ3 para um volume final de 2,0 mˆ3. Durante a expansão, a pressão e o volume são obtidos pela equação p = a Vˆ2 , onde a = 10 N/mˆ8. Determine o trabalho realizado pelo gás durante a expansão.

7> Um cubo, de 6,0 × 10ˆ–6 m de aresta e emissividade 0,75, à temperatura de –100°C, flutua no espaço sideral, onde a temperatura é –150°C. Qual é a taxa líquida de transferência da radiação térmica do cubo?

Aula 12 - Radiação e Termodinâmica I

Em nossa 12ª aula falaremos sobre o último processo de transferência de calor a Radiação ou Irradiação.

Aprenderemos a calcular a taxa de emissão de energia via radiação e utilizaremos a constante de Stefan-Boltzmann. 

Falaremos também de radiador de corpo negro.

Logo depois iniciaremos a discussão sobre Termodinâmica, definiremos as variáveis de estado e suas respectivas transformações.

Discutiremos o trabalho realizado por um gás e introduziremos a primeira Lei da Termodinâmica.

Universo Mecânico

Aula Introdutória - Unicamp

Aula 11 - Falando da Prova e Laboratório

Em parte de nossa aula 11 falaremos da Prova realizada e mostraremos para os alunos que quiserem ver.

Na sequência faremos o laboratório Desafios:

Roteiro

Aula 10 - Estudando para Prova

Em nossa próxima aula teremos prova, abaixo segue o roteiro para seu estudo.

1> Equação de Bernoulli - Link - Dica (No vídeo utilizei uma maneira diferente de escrever a eq. de Bernoulli do que fiz em sala, mas se utilizar a de sala o resultado será o mesmo)

2> Teoria - Conceitos Iniciais

Fluido Ideal, Tensão de Cisalhamento, Viscosidade, Massa Específica, Peso Específico, Regimes de Escoamento, entre outros.

3> Prensa Hidráulica => Link

4> Princípio de Arquimedes => Link

5> Velocidade de Escoamento, Vazão, Tubo de Venturi => Link

6> Propulso a Jato => Escoamento de gases => Link

7> Exercícios de Conceitos Iniciais, Massa, Peso (específicos).

Aula 9 - Condução e Convecção - Pós Aula

Após a aula 9 você deve conseguir responder as seguintes questões:

1> De forma rápida explique os três processos de transferência de calor?

2> Para que serve a Lei de Fourier?

3> Com suas palavras, explique o coeficiente de transferência de calor por convecção?

4> A condução pode ocorrer nos Fluidos?

5> O que determinamos com a Lei de Newton de Resfriamento?

Aula 9 - Exercícios de Sala

1> A condutividade térmica de uma folha de isolante de alumínio extrudado rígido é igual a 0,029 W / m ⋅ K. Para uma determinada aplicação, a diferença de temperaturas medidas entre as superfícies de uma folha com 20 mm de espessura deste material é T1 − T2 = 10 K . Qual é a taxa de transferência de calor através de uma folha de isolante com dimensões 2 m x 2 m?

2> A câmara de um freezer é um espaço cúbico com 2 m de lado. Considere o fundo como sendo perfeitamente isolado. Qual a espessura mínima requerida do isolante térmico à base de espuma de poliestireno (k = 0,030 W / m . K) que deve ser aplicado nas paredes do topo e das laterais do freezer, para garantir que a taxa que entra nele seja inferior a 500 W, quando as suas superfícies interna e externa se encontram a - 10 °C e 35 °C, respectivamente?

3> Uma taxa de calor de 3 kW é conduzida através de um material isolante, utilizado em um forno industrial, com área de seção reta de 10 m2 e espessura de 2,5 cm. Se a temperatura da superfície interna é de 415 °C e a condutividade térmica do material é de 0,02 W / m . K, qual a temperatura da superfície externa? 

4> A superfície de uma placa de aço é mantida a uma temperatura de 150 °C. Uma corrente de ar é soprada por um ventilador e passa por sobre a superfície da placa. Sabendo que o ar se encontra a uma temperatura de 25 °C e considerando um coeficiente de troca de calor por convecção de 150 W / m2 ⋅ K, determine o fluxo de calor removido da placa.

5> A superfície externa das paredes de um forno industrial possui uma área de 8m2 e é mantida a uma temperatura de 150 °C, enquanto o ar externo do ambiente se encontra a uma temperatura de 25 °C. Considerando um coeficiente de troca de calor por convecção de 50 W / m2 ⋅ K , determine a taxa de calor trocado por convecção entre as paredes do forno e o ar.

6> Resultados experimentais do coeficiente de transferência de calor por convecção h , para o caso de um escoamento sobre uma placa plana isotérmica de comprimento 0,5 m, sugerem a seguinte relação: h = 2x−1/2 . Determine o coeficiente de transferência de calor por convecção média h sobre toda a placa.

Alumínio Extrudado:

Aula 9 - Transferência do Calor - Condução e Convecção (Pré Aula)

A transferência do Calor pode ocorrer através da Condução, Convecção e Radiação (ou Irradiação). Abaixo veremos esses processos de transferência:

1> Condução

Taxa de Transferência do Calor

Universo Mecânico - Temperatura - Lei dos Gases

2> Convecção

Iniciaremos mostrando que a convecção pode ser separada em dois tipos, livre e forçada. Logo depois falaremos da Lei de Newton de Resfriamento.

Resolveremos vários exercícios sobre o assunto e falaremos da prova que será aplicada na próxima semana.

Laboratório na Aula 8 - Viscosidade

Em nosso laboratório utilizaremos a expressão que envolve a Lei de Stokes, abaixo temos sua demonstração (Não esqueça do Jaleco, sapato fechado e calça)

Aula 8 - Perda de Carga em um Escoamento Interno - Pós Aula

Após nossa aula 8, você deverá saber responder:

1> Qual a diferença de carga distribuída e carga localizada?

2> Na perda de carga, quais as possíveis transformações de energia estão ocorrendo?

3> Cite 3 exemplos que envolvam perda de carga?

4> No laboratório você mediu a viscosidade dinâmica de alguns fluidos. Na prática o que a viscosidade mede?

5> Quais parâmetros são decisivos na medição da viscosidade dinâmica?

Aula 8 - Exercícios de Sala

1> A perda de carga localizada ocorre em locais ou singularidades em que o escoamento sofre perturbações bruscas. Essa perda de carga é devido aos efeitos de atrito e do gradiente adverso de pressão que ocorre quando o fluido atravessa as singularidades inseridas no sistema.

Qual a perda de carga localizada em uma entrada de borda viva (K = 0,5) cuja velocidade do escoamento é de 4 m/s?

2> Tem-se que o coeficiente de forma é encontrado a partir de quadros, gráficos etc. geralmente construídos a partir de dados experimentais levantados para cada tipo de singularidade. Qual a perda de carga localizada em uma contração brusca de razão 0,25, cuja velocidade do escoamento é de 5m/s?

3> O coeficiente de forma para válvulas parcialmente abertas é calculado a partir de gráficos como o ilustrado na figura a seguir, em que h / D é a fração de abertura da válvula. O gráfico apresentado na figura é utilizado para o cálculo do coeficiente de forma para válvulas parcialmente abertas dos tipos: globo, disco e gaveta. Qual a perda de carga localizada em uma válvula de gaveta, 30% aberta, cuja velocidade do escoamento é de 5 m/s?

Aula 8 - Perda de Carga em um Escoamento Interno

Perda de Carga: Energia Mecânica => Energia Térmica

Veremos que podemos classificar a perda em dois tipos: Carga Distribuída e Carga Localizada.

Perda de Carga Distribuída:

Falaremos também sobre o diagrama de Moody:

Perda de Carga Localizada:

Construção de Gasoduto

Laboratório

Nesta aula deveremos realizar nosso segundo laboratório - Viscosidade Dinâmica

Abaixo você encontra o Roteiro:

Roteiro