AV2 TERMO1

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UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO SEMI-ÁRIDO 
CENTRO DE ENGENHARIA 
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA E TECNOLOGIA 
 
SEGUNDA AVALIAÇÃO DE TERMODINÂMICA QUÍMICA 
 
Professora: Izabelly Larissa Lucena 
 
Período 2020.2 
ALUNO(A): Emanuel Ryclyn 
MATRÍCULA: 
 
 
DATA: / / 
 
 
 
 
 
01 (0,5 Ponto) Leia o texto abaixo e responda criticamente as perguntas levantadas pelo 
autor. 
“A conclusão a que se pode chegar é que a segunda lei da termodinâmica e o princípio 
do aumento da entropia têm implicações filosóficas. A segunda lei da termodinâmica 
aplica-se ao Universo como um todo? Há processos que nos são desconhecidos que 
ocorrem em algum lugar no Universo, tal como “a criação contínua”, que apresentam 
uma diminuição da entropia associada com eles, e deslocam assim o aumento contínuo 
da entropia que é associada com os processos naturais que conhecemos? Se a segunda 
lei for válida para o Universo (nós naturalmente não sabemos se o Universo pode ser 
considerado como um sistema fechado), como começou no estado de entropia baixa? 
Na outra extremidade da escala, se todos os processos conhecidos tiverem um aumento 
da entropia associada com eles, qual será o futuro do mundo natural como nós o 
conhecemos?”. (texto original: Gordon J. Van Wylen & Richard E. Sonntag, 
Fundamentals of Classical Thermodynamics, Second Edition, SI Version, John Wiley & 
Sons, 1976. ISBN 0-471-90229-2, page 243). 
 
 
02 (0,5 ponto) Um inventor diz ter desenvolvido uma máquina térmica que, operando 
entre duas fontes térmicas, quente e fria, com temperaturas de 500K e 250K, 
respectivamente, consegue, em cada ciclo, realizar uma quantidade de trabalho 
equivalente a 75% do calor absorvido da fonte quente, rejeitando 25% da energia gerada 
por essa fonte. De acordo com as leis da termodinâmica, é possível que o inventor tenha 
realmente desenvolvido tal máquina? Justifique sua resposta através de cálculos 
apropriados. 
03 (1,5 pontos) Duas máquinas de Carnot são colocadas em série entre 2 reservatórios 
térmicos, cujas temperaturas são 327°C e 45°C. Sabendo-se que a primeira máquina 
recebe 100 kcal do reservatório quente e que as duas máquinas tem o mesmo 
rendimento térmico. Pergunta-se 
a) A temperatura na qual o calor é rejeitado pela primeira máquina e recebido pela 
segunda. 
 
b) Os trabalhos desenvolvidos pelas máquinas. 
 
c) O calor rejeitado pela segunda máquina. 
 
 
04 (0,5 ponto) A seguir, estão representadas duas máquinas térmicas (I e II). 
 
 
 
Figura 01: Máquinas térmicas. 
 
a) Qual é o rendimento de cada uma das máquinas? 
 
b) Uma delas corresponde a uma máquina de Carnot. Qual? 
 
 
05 (2,0 pontos) Uma turbina é alimentada com 4500 kg/h de vapor. Assumindo que a 
turbina trabalhe adiabaticamente, calcule a temperatura final da turbina e a máxima 
quantidade de trabalho produzida. 
 
 
 
Figura 02: Esquema do processo. 
06 (2,0 pontos) Uma planta de potência a vapor opera em um ciclo Rankine ideal no 
qual a pressão mais alta do ciclo é de 5 MPa e a pressão mais baixa é de 15 kPa. Na 
exaustão da turbina o vapor deve possuir um título de no mínimo 95% e a potência 
gerada na turbina deve ser de 7,5 MW. Determine a temperatura do fluido de trabalho 
na saída da caldeira e a vazão mássica de água no ciclo. 
 
 
 
Figura 03: Ciclo de Rankine Padrão. 
 
 
07 (2,0 pontos) Calcule a temperatura adiabática de chama do acetileno gasoso (C2H2(g)) 
a uma pressão de 1 bar aplicando uma mistura estequiométrica de ar na reação. Com os 
reagentes entrando a 298 K. Admita que o acetileno reage completamente formando 
CO2(g) e H2O (g). 
 
 
08 (1,0 ponto) Muitas centrais de potência operam segundo o ciclo de Rankine, 
representado na figura abaixo. A maior parte da energia elétrica consumida no mundo é 
gerada em usinas de potência a vapor, o que exige dos responsáveis pela sua produção, 
do ponto de vista estratégico, identificar e implementar meios que viabilizem melhorias 
no rendimento desse ciclo. Sabe-se que incrementos de eficiência térmica podem 
representar forte redução no consumo de combustível. 
 
 
Figura 04: Esquema do ciclo de Rankine. 
Com o objetivo de aumentar a eficiência térmica de um ciclo de Rankine, três maneiras 
são propostas a seguir: 
I. Redução da pressão na carga de descarga da turbina; 
 
II. Aumento da pressão no fornecimento de calor na caldeira; e 
 
III. Superaquecimento do vapor na caldeira. 
 
 
Na situação apresentada, explique como cada proposta provoca o aumento da eficiência 
térmica, comentando as respectivas dificuldades técnicas de sua implementação, se 
houver.