Avaliação On-Line 3 (AOL 3) - Questionário Fundamentos da Termodinâmica

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1. Pergunta 1
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À medida que um sistema fechado é submetido a um processo internamente reversível sua entropia pode aumentar, diminuir ou permanecer constante. Algumas consequências para cada valor de entropia dependem do tipo de processo e das características do sistema, que pode ser representado quantitativamente por meio de alguns diagramas de propriedades.
Considerando essas informações e com base nos conceitos de processos internamente reversíveis, pode-se afirmar que:
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1. 
quando um sistema fechado submetido a um processo internamente reversível recebe energia sob a forma de calor, o sistema experimenta um aumento de entropia.
Resposta correta
2. 
a transferência de energia por calor para um sistema fechado durante um processo internamente reversível pode ser representada como uma curva no diagrama temperatura-entropia.
3. 
quando a energia é retirada por transferência de calor de um sistema fechado submetido a um processo internamente reversível, a entropia do sistema permanece constante.
4. 
o sentido da transferência de entropia é o oposto do sentido da transferência de calor, ou seja, a transferência de entropia ocorre em sentido contrário ao da transferência de calor.
5. 
um processo é chamado de isentrópico se este for internamente irreversível e adiabático, de forma que a entropia do sistema permaneça constante.
2. Pergunta 2
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Leia o texto abaixo:
“Há cerca de 135 anos, o renomado físico J. C. Maxwell, do século XIX, escreveu ‘[…] a segunda lei é uma verdade estatística, depende do fato de que os corpos com que lidamos consistem em milhões de moléculas. […] Ainda assim a segunda lei é continuamente violada […] em qualquer grupo de moléculas suficientemente pequeno pertencente a um corpo real’. Embora o ponto de vista de Maxwell tenha sido reforçado pelos teóricos ao longo dos anos, a confirmação experimental foi evasiva. Então, em 2002, os experimentalistas reportaram que haviam demonstrado violações da segunda lei: na escala micro em intervalos de tempo de até 2 segundos, a entropia foi consumida e não produzida.”Fonte: MORAN, M. J. et al. Princípios de termodinâmica para engenharia. 8. ed. Rio de Janeiro: LTC, 2018. p. 251. (Adaptado).
Considerando essas informações e as relações entre a entropia e a segunda lei da termodinâmica, analise as afirmativas a seguir:
I. ( ) Organismos vivos, como plantas, violam a segunda lei da termodinâmica pelo fato de parecerem criar ordem a partir da desordem.
II. ( ) Na escala nanométrica, alguns dispositivos podem não se comportar conforme o previsto na segunda lei.
III. ( ) Qualquer sistema macroscópico, como uma turbina de avião ou um motor de automóvel, deverá se comportar sem violar a segunda lei.
IV. ( ) As previsões obtidas através da segunda lei da termodinâmica serão válidas para um número reduzido de sistemas macroscópicos isolados reais.
Agora, assinale a alternativa que apresenta a sequência correta:
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1. 
V, F, F, V.
2. 
F, V, V, F.
Resposta correta
3. 
V, F, V, F.
4. 
F, F, V, V.
5. 
F, V, F, V.
3. Pergunta 3
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Os diagramas de propriedades conferem uma poderosa ferramenta para a determinação dos valores das propriedades de uma substância em um sistema. Quando o valor da propriedade não pode ser obtido diretamente dos valores de referência tabelados, recorre-se ao cálculo do título, que é a relação entre as quantidades de vapor em relação ao líquido presentes em uma determinada região do diagrama.
Considerando essas informações e em relação às propriedades definidas através dos diagramas de entropia, analise as asserções a seguir e a relação proposta entre elas.
I. Ao estudar os aspectos da segunda lei da termodinâmica relacionados a processos, a entropia é normalmente usada como uma coordenada em diagramas como T"-" s.
Porque:
II. Em um diagrama termodinâmico que relacione a entropia, as linhas de líquido saturado e vapor saturado correspondem aos limites entre as fases sólida e líquida.
A seguir, assinale a alternativa correta:
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1. 
As asserções I e II são proposições verdadeiras, mas a II não é uma justificativa correta da I.
2. 
A asserção I é uma proposição falsa, e a II é uma proposição verdadeira.
3. 
As asserções I e II são proposições verdadeiras, e a II é uma justificativa correta da I.
4. 
As asserções I e II são proposições falsas.
5. 
A asserção I é uma proposição verdadeira, e a II é uma proposição falsa.
Resposta correta
4. Pergunta 4
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Leia o texto abaixo:
“O princípio do aumento de entropia pode ser representado pelos balanços de energia e entropia nos sistemas fechados. Assim, podem-se considerar na análise os sistemas estendidos que compreendem um sistema e aquela parcela da vizinhança que é afetada pelo sistema à medida que este percorre um processo. Uma vez que toda transferência de energia e massa que ocorre está incluída no interior da fronteira do sistema estendido, este sistema estendido pode ser considerado um sistema isolado.”Fonte: MORAN, M. J. et al. Princípios de termodinâmica para engenharia. 8. ed. Rio de Janeiro: LTC, 2018. p. 249.
Considerando essas informações e o conteúdo estudado sobre análises dos balanços de energia e entropia para um sistema isolado, analise as afirmativas a seguir e assinale V para a(s) verdadeira(s) e F para a(s) falsa(s):
I. ( ) Para um sistema isolado, a soma das formas de energia se reduz a zero, uma vez que não ocorrem transferências de energia em diferentes formas através da fronteira.
II. ( ) A soma total das formas de energia em um sistema isolado é positiva e crescente, uma vez que o sistema não transfere energia para as vizinhanças.
III. ( ) Uma vez que a energia é uma propriedade extensiva, seu valor para um sistema isolado é a soma dos valores para o sistema e a vizinhança.
IV. ( ) Como a entropia é uma propriedade intensiva, seu valor para um sistema isolado corresponde à diferença dos valores de entropia para o sistema e para a vizinhança.
Está correto apenas o que se afirma em:
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1. 
F, V, F, V.
2. 
V, V, F, F.
3. 
V, F, F, V.
4. 
V, F, V, F.
Resposta correta
5. 
F, F, V, V.
5. Pergunta 5
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A transferência de calor pode ocorrer somente quando houver uma diferença de temperatura entre um sistema e sua vizinhança. Portanto, é fisicamente impossível existir um processo reversível de transferência de calor. Contudo, um processo de transferência de calor torna-se menos irreversível à medida que a diferença de temperatura entre os dois corpos se aproxima de zero.
Considerando essas informações e o conteúdo estudado sobre os tipos de processos termodinâmicos, analise os termos disponíveis a seguir e os associe a suas respectivas características:
1) Irreversibilidade interna.
2) Processo reversível.
3) Processo irreversível.
4) Processo internamente reversível.
( ) O sistema e todas as partes que compõem a vizinhança não podem ser restabelecidos aos seus estados iniciais exatos após o processo ocorrer. Ocorrem em todo sistema real.
( ) Não existem irreversibilidades dentro do sistema, podendo estar localizadas nas vizinhanças do sistema.
( ) Ocorre quando tanto o sistema quanto sua vizinhança retornam aos estados iniciais após o caminho do processo. São hipotéticos, não podendo existir na realidade.
( ) Se refere aos efeitos que ocorrem dentro do sistema, sendo exclusividade dos processos reais, como atrito e deformação inelástica.
Agora assinale a alternativa correta:
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1. 
1, 2, 4, 3.
2. 
3, 4, 2, 1.
Resposta correta
3. 
3, 2, 1, 4.
4. 
2, 4, 3, 1.
5. 
4, 1, 3, 2.
6. Pergunta 6
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Um sistema fechado não envolve fluxo de massa através de suas fronteiras, e a variação de sua entropia é simplesmente a diferença entre as entropias inicial e final do sistema. A variação da entropia de um sistema fechado deve-se à transferência de entropia que acompanha a transferência de calor e à geração de entropia dentro da fronteira do sistema.
Considerando essas informações e o conteúdo estudado sobre os processos em sistemas fechados, analise as afirmativasa seguir e assinale V para a(s) verdadeira(s) e F para a(s) falsa(s).
I. ( ) Quando um sistema isolado é submetido a um processo, os valores de energia e entropia somente podem aumentar ou permanecer iguais.
II. ( ) A propriedade extensiva entropia é produzida em sistemas sempre que irreversibilidades internas estiverem presentes.
III. ( ) O atrito associado ao escoamento de fluidos através de tubos e ao redor de objetos constitui um tipo de irreversibilidade.
IV. ( ) Todos os processos que respeitem o princípio de conservação da energia e o princípio de conservação da massa podem ocorrer na natureza.
Agora, assinale a alternativa que apresenta a sequência correta:
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1. 
F, F, V, F.
2. 
F, V, F, V.
3. 
F, V, V, F.
Resposta correta
4. 
V, F, V, F.
5. 
V, V, F, V.
7. Pergunta 7
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O balanço da taxa de entropia para um sistema fechado é uma importante ferramenta que conduz às medidas das irreversibilidades de um sistema. Dessa forma, para determinar a importância relativa de irreversibilidades internas e externas, é possível fazer a aplicação do balanço de entropia para um sistema inicial e para um sistema estendido, que consiste no próprio sistema inicial e em uma parcela de sua vizinhança imediata.
Considerando essas informações e o conteúdo estudado em relação às características presentes na equação do balanço da taxa de entropia e suas considerações, analise as asserções a seguir e a relação proposta entre elas.
I. O balanço da taxa de entropia para um sistema fechado é uma medida temporal das irreversibilidades presentes no sistema.
Porque:
II. A soma dos termos das taxas temporais de transferência de entropia com a de geração de entropia conduz à taxa de variação total de entropia no sistema.
A seguir, assinale a alternativa correta:
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1. 
A asserção I é uma proposição falsa, e a II é uma proposição verdadeira.
2. 
As asserções I e II são proposições falsas.
3. 
A asserção I é uma proposição verdadeira, e a II é uma proposição falsa.
4. 
As asserções I e II são proposições verdadeiras, e a II é uma justificativa correta da I.
Resposta correta
5. 
As asserções I e II são proposições verdadeiras, mas a II não é uma justificativa correta da I.
8. Pergunta 8
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A segunda lei da termodinâmica permite que determinadas características de um sistema sejam definidas a partir dos critérios de espontaneidade de seus processos. Assim, a segunda lei configura um dispositivo auxiliar à primeira lei no desenvolvimento de trabalho, e vem sendo utilizada nas mais diversas áreas do conhecimento científico.
Considerando essas informações e o conteúdo estudado sobre os aspectos da segunda lei da termodinâmica, pode-se afirmar que:
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1. 
a segunda lei da termodinâmica permite que sejam previstos o sentido dos processos termodinâmicos.
Resposta correta
2. 
o desempenho real de ciclos, motores e outros dispositivos pode ser determinado pela segunda lei.
3. 
aplicando a segunda lei é possível construir uma escala de temperatura dependente das propriedades da substância.
4. 
aplicando a segunda lei a processos é possível estabelecer condições de desequilíbrio em um sistema.
5. 
a segunda lei permite uma avaliação qualitativa dos fatores de pior nível de desempenho teórico.
9. Pergunta 9
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Uma limitação significativa no desempenho de sistemas percorrendo ciclos de potência pode ser mostrada utilizando-se o enunciado de Kelvin-Planck da segunda lei. Para um sistema que executa um ciclo enquanto se comunica termicamente com dois reservatórios térmicos, um quente e um frio, e desenvolve um trabalho líquido de saída, a eficiência térmica é dada pela razão entre o trabalho desenvolvido e a quantidade de energia recebida pelo sistema do reservatório por transferência de calor.
Considerando essas informações e em relação ao conceito de eficiência térmica nos ciclos de potência, analise as asserções a seguir e a relação proposta entre elas.
I. Para qualquer sistema executando um ciclo de potência enquanto opera entre dois reservatórios, somente uma parcela da quantidade de energia recebida pelo sistema do reservatório quente por transferência de calor pode ser obtida como trabalho.
Porque:
II. A eficiência térmica em qualquer ciclo de potência tem que ser menor do que 100%, quaisquer que sejam os detalhes da operação.
A seguir, assinale a alternativa correta:
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1. 
As asserções I e II são proposições falsas.
2. 
A asserção I é uma proposição verdadeira, e a II é uma proposição falsa.
3. 
As asserções I e II são proposições verdadeiras, e a II é uma justificativa correta da I.
Resposta correta
4. 
A asserção I é uma proposição falsa, e a II é uma proposição verdadeira.
5. 
As asserções I e II são proposições verdadeiras, mas a II não é uma justificativa correta da I.
10. Pergunta 10
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Leia o texto abaixo:
“A propriedade entropia é uma medida da desordem molecular ou aleatoriedade de um sistema, e a segunda lei da termodinâmica estabelece que a entropia pode ser criada, mas não pode ser destruída. Portanto a variação da entropia de um sistema durante um processo é maior do que a transferência líquida de entropia em uma quantidade igual à da entropia gerada dentro do sistema durante o processo.”Fonte: ÇENGEL, Y. A., BOLES, M. Termodinâmica. 7. ed. Porto Alegre: AMGH, 2013. p. 375.
Considerando essas informações e o conteúdo estudado em relação às principais características sobre o balanço de entropia em sistemas fechados, analise as afirmativas a seguir.
I. O princípio de aumento de entropia estabelece que os únicos processos possíveis em um sistema isolado são aqueles nos quais a entropia aumenta.
II. A energia de um sistema isolado deve permanecer constante, porém a entropia pode apenas diminuir.
III. Para sistemas fechados submetidos a processos envolvendo irreversibilidades internas, tanto a produção de entropia quanto a variação de entropia têm valores positivos.
IV. A variação de entropia de um sistema fechado durante um processo pode ser maior, igual a ou menor que zero.
Está correto apenas o que se afirma em:
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1. 
III e IV.
2. 
II e IV.
3. 
I e IV.
Resposta correta
4. 
I e II.
5. 
II e III.