Prova de termodinâmica 2 (1)

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01 (0,5 ponto) – Em relação à primeira lei e à segunda lei da termodinâmica, analise as 
afirmações a seguir: 
 
I - A primeira lei da termodinâmica estabelece que a variação de energia interna em um 
sistema é igual à diferença entre o calor e o trabalho no eixo realizado. 
II - Em um ciclo termodinâmico para transformação de calor em trabalho, o calor 
absorvido e o trabalho realizado são grandezas numericamente iguais, obedecendo dessa 
forma, ao princípio da conservação da energia. 
III - De acordo com a segunda lei da termodinâmica, é inviável a realização de um ciclo 
termodinâmico capaz de transferir calor de um ambiente a baixa temperatura para um 
ambiente a uma temperatura mais elevada. 
IV - A entropia é uma função de estado cuja variação diferencial pode ser caracterizada 
por meio da razão entre o calor trocado e a temperatura, ao longo de uma trajetória 
reversível. 
V - A segunda lei da termodinâmica impõe que, em um sistema isolado, as variações de 
entropia serão sempre positivas ou nulas. 
 
São corretas APENAS as afirmativas: 
 
(A) I e II. 
(B) I e V. 
(C) II e III. 
(D) III e IV. 
(E) IV e V. 
 
02 (0,5 ponto) – Acerca dos conceitos termodinâmicos referentes a calor, trabalho e 
ciclos térmicos, julgue os seguintes itens em VERDADEIRO (V) ou FALSO (F): 
 
A) Segundo a primeira lei da termodinâmica, não é possível transformar todo o calor 
fornecido a uma máquina térmica em trabalho mecânico. ( ) 
 
B) Supondo que se deseje produzir uma potência mecânica em uma máquina térmica 
que queime um combustível fóssil e opere com uma eficiência de 50%, para que essa 
máquina opere, a taxa de calor obtido pela queima do combustível não pode ser menor 
que o dobro da potência mecânica a ser produzida. ( ) 
 
C) Usando-se o símbolo Δ para denotar a variação de uma propriedade, H, Ec e Ep para 
representarem, respectivamente, a entalpia, a energia cinética e a energia potencial e Q 
UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO SEMI-ÁRIDO 
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA E TECNOLOGIA 
Disciplina: Termodinâmica para Engenharia química I 
Professor: Izabelly Larissa Lucena Período 2020.1 
Aluno: ___________________________________________________________________________ Turma:_____ 
Data: ______/_______/2021 
 
 
2ª AVALIAÇÃO 
para representar o calor, pode-se determinar a potência de um compressor resolvendo-se 
unicamente a equação . ( ) 
 
03 (0,5 ponto) – Considerando que um sistema mude de um estado inicial de equilíbrio 
para um estado final também de equilíbrio por dois processos, sendo um reversível e 
outro irreversível, julgue os itens a seguir: 
 
I - A variação de entropia do sistema para o processo reversível é maior que a variação 
de entropia do sistema para o processo irreversível. 
II - A variação de entropia do sistema para o processo reversível é sempre maior ou 
igual a zero. 
III - A variação de entropia total do sistema é igual a zero. 
IV - A variação de entropia do sistema para o processo reversível é igual à variação de 
entropia do sistema para o processo irreversível. 
V - A variação de entropia do sistema para o processo reversível pode ser menor que 
zero. 
Estão certos APENAS os itens: 
 
(A) I e II. 
(B) I e V. 
(C) II e III. 
(D) III e IV. 
(E) IV e V. 
 
 
04 (0,5 ponto) - Considerando o ciclo de Carnot representado na figura abaixo e que T 
representa a temperatura e q, a quantidade de calor, assinale a opção correta à luz da 
segunda lei da termodinâmica: 
 
(A) O processo 1 refere-se a uma compressão adiabática reversível na qual há variação 
de entropia não nula. 
 
(B) Para qualquer substância operando em um ciclo de Carnot, a variação total da 
entropia ao longo do ciclo é nula. 
 
(C) Nos processos 2 e 4, ocorre liberação de calor, de modo que, nesses casos, a 
variação de energia é igual a qc/Tc, em que qc é negativo. 
 
(D) A eficiência máxima de diferentes máquinas reversíveis que operem entre as 
mesmas temperaturas inicial e final é consequência da natureza da substância operante. 
 
(E) Durante o processo 3, um gás ideal sofre um trabalho w de magnitude igual a nRT. 
 
 
Figura 1: Ciclo de Carnot. Fonte: P. Atkins e J. de Paula. Físico-Química.vol 1, 7.ª ed. 
LTC, 2002, p. 99. 
 
05 (0,5 ponto) Considerem as afirmativas abaixo que se referem ao ciclo de Carnot 
operando entre um reservatório quente e um frio. 
 
I - O ciclo de Carnot é formado por dois processos isotérmicos e dois adiabáticos, todos 
reversíveis, sendo dois de compressão e dois de expansão. 
II - A eficiência do ciclo de Carnot é definida como a relação entre o trabalho líquido 
realizado e o calor fornecido ao reservatório frio. 
III - O ciclo de Carnot é o ciclo termodinâmico de maior eficiência. 
 
Está correto o que se afirma em: 
 
(A) I, apenas. 
(B) II, apenas. 
(C) III, apenas. 
(D) I e III, apenas. 
(E) I, II e III. 
 
06 (2,0 pontos) 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 2: 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. 
 
07 (2,0 pontos) - Uma turbina a vapor opera em regime permanente e recebe um fluxo 
de 1 kg/s de vapor de água saturado a uma pressão de 30 bar, produzindo 304,2 kW de 
potência. Determine o título do vapor na saída da turbina para uma pressão de escape de 
1 bar. 
 
08- (3,5 pontos) Um motor térmico funciona segundo o ciclo representado pela figura 
abaixo. O fluido utilizado no circuito interno é água e deseja-se que a potência da 
turbina seja de 15000 hp. Calcule 
a) Vazão de vapor no ciclo (kg/h) 
b) Potência utilizada na compressão 
c) Fluxo de calor trocado na caldeira 
d) Fluxo de calor trocado no condensador 
e) Rendimento térmico do ciclo 
 
 
Formulário: 
1 bar = 100 kPa , 1 bar= 0,986923 atm 
1 J= kg m2/ s2 e 1kJ=1000J; 1Kw= 1kJ/s; 1kW= 1,34102hp 
Balanço Global de Massa: 
SE
K
k
k mmm
dt
dM 



1
 
SE
K
k
k nnn
dt
dN 



1
 
Balanço Global de Energia: 









  WQ )]([U
dt
d
1i
^^^^^
.
NC
ipc EpEcHmEEm 









  WQ )]([U
dt
d
1i
^^^^^
.
NC
ipc EpEcHnEEn 
Balanço de entropia:    




 ger
1i
S S
dt
d
T
Q
Sm
NC
ii