AOL4 - FUNDAMNETOS DA TERMODINÂMICA - PROVA

Prévia do material em texto

Avaliação On-Line 4 (AOL 4) - 
Questionário 
9/10 
Conteúdo do exercício 
Conteúdo do exercício 
1. Pergunta 1 
/1 
Os aparelhos de ar-condicionado têm a função básica de resfriar ambientes, 
como uma sala ou um prédio, removendo o calor do ar ambiente e 
descarregando-o no lado de fora. Esses dispositivos podem ser vistos como 
os refrigeradores comuns, cujo espaço refrigerado difere dos 
compartimentos para armazenar alimentos de uma geladeira convencional. 
O mesmo aparelho de condicionamento de ar pode ser utilizado como uma 
bomba de calor, removendo calor do espaço externo frio e descarregando 
na sala, desde que instalado ao contrário. 
Considerando essas informações e o conteúdo estudado sobre 
características no desempenho dos refrigeradores e das bombas de calor, 
analise as asserções a seguir e a relação proposta entre elas. 
I. Para ciclos reversíveis operando entre os mesmos reservatórios térmicos, 
a relação entre os coeficientes de desempenho poderá será maior que a 
unidade. 
Porque: 
II. Tanto os desempenhos dos refrigeradores quanto das bombas de calor 
podem ser maiores que a unidade, delimitados em relação ao fornecimento 
líquido de trabalho para o ciclo 
A seguir, assinale a alternativa correta: 
Ocultar opções de resposta 
1. 
A asserção I é uma proposição falsa, e a II é uma proposição 
verdadeira. 
2. 
As asserções I e II são proposições verdadeiras, mas a II não é 
uma justificativa correta da I. 
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 verdadeira, e a II é uma 
proposição falsa. 
5. 
As asserções I e II são falsas. 
2. Pergunta 2 
/1 
Enquanto o enunciado de Kelvin-Planck da segunda lei fornece a base 
teórica para as aplicações em engenharia, as implicações da segunda lei, 
relacionadas a ciclos termodinâmicos, não estão limitadas ao caso da 
transferência de calor com um único reservatório térmico. Sistemas que 
percorrem ciclos enquanto interagem termicamente com dois reservatórios 
térmicos podem também ser considerados a partir do ponto de vista da 
segunda lei, fornecendo alguns resultados com importantes aplicações. 
Considerando essas informações e o conteúdo estudado sobre as aplicações 
da segunda lei para os ciclos, pode-se afirmar que: 
Ocultar opções de resposta 
1. 
as máquinas térmicas permitem a conversão de trabalho em 
calor de forma automática, em qualquer temperatura, para um 
ciclo termodinâmico. 
2. 
uma característica das máquinas térmicas é o recebimento de 
calor, normalmente, a temperaturas de trabalho muito baixas. 
3. 
os dispositivos especiais de conversão de trabalho absorvem o 
calor excedente dos reservatórios térmicos e operam em ciclos. 
4. 
trabalho pode ser convertido em calor de forma direta e 
completa, mas a conversão de calor em trabalho depende de 
dispositivos especiais. 
Resposta correta 
5. 
as máquinas térmicas utilizam o fluido de trabalho de onde o 
calor é absorvido para o interior do sistema durante a operação 
do ciclo. 
3. Pergunta 3 
/1 
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 o conteúdo estudado sobre as 
propriedades definidas através dos diagramas de entropia, analise as 
asserções a seguir e a relação proposta entre elas. 
I. A eficiência de uma máquina térmica real pode ser maximizada com o 
fornecimento de calor à temperatura mais alta possível e rejeição de calor 
da máquina à temperatura mais baixa possível. 
Porque: 
II. Se a temperatura do reservatório frio se aproxima de zero, a eficiência da 
máquina decresce continuamente e, se essa temperatura aumenta, cresce a 
quantidade de calor rejeitado pela máquina. 
A seguir, assinale a alternativa correta: 
Ocultar opções de resposta 
1. 
A asserção I é uma proposição verdadeira, e a II é uma 
proposição falsa. 
Resposta correta 
2. 
A asserção I é uma proposição falsa, e a II é uma proposição 
verdadeira. 
3. 
As asserções I e II são proposições verdadeiras, mas a II não é 
uma justificativa correta da I. 
4. 
As asserções I e II são proposições verdadeiras, e a II é uma 
justificativa correta da I. 
5. 
As asserções I e II são falsas. 
4. Pergunta 4 
/1 
Um ciclo de Carnot pode, a princípio, operar em diferentes formas, e 
diversos fluidos de trabalho podem ser usados, como um gás ou uma 
substância com mudança de fase. Uma vez que a produção de calor no ciclo 
é reversível, quaisquer dos processos de transferência são reversíveis, 
podendo ser representados a partir de gráficos que relacionem esses 
processos. 
Considerando essas informações e o conteúdo estudado sobre as 
propriedades de um ciclo de Carnot reversível, pode-se afirmar que: 
Ocultar opções de resposta 
1. 
um ciclo de Carnot corresponde a um ciclo real dos processos 
executados em relação a um fluido de trabalho, como um gás 
puro. 
2. 
a eficiência do ciclo pode ser calculada a partir da área sob o 
gráfico p-T que o gás executa durante o processo de expansão 
adiabática. 
3. 
uma máquina de Carnot pode operar trocando calor com um 
único reservatório térmico, já que executa trabalho interno. 
4. 
a área sob o gráfico p"-" V do ciclo representa os trabalhos 
realizados pelo gás ou sobre o gás durante os processos de 
expansão e compressão. 
Resposta correta 
5. 
a eficiência de um ciclo de Carnot pode ser melhorada ao tentar 
aproximá-lo de um ciclo real com irreversibilidades internas. 
5. Pergunta 5 
/1 
Leia o trecho a seguir: 
“Um desafio de engenharia estimulante e urgente para as próximas décadas 
é atender com responsabilidade às necessidades de energia a nível nacional 
e mundial. O desafio tem suas origens na diminuição das fontes 
economicamente recuperáveis das fontes renováveis de energia, nos efeitos 
globais das mudanças climáticas e no crescimento populacional.”Fonte: 
MORAN, M. J. et al. Princípios de termodinâmica para engenharia. 8. ed. Rio 
de Janeiro: LTC, 2018, p. 350. 
Considerando essas informações e o conteúdo estudado sobre os aspectos 
de geração de energia no contexto atual, pode-se afirmar que: 
Ocultar opções de resposta 
1. 
embora a potência hidroelétrica seja uma fonte renovável, ela 
não está livre de causar impactos ambientais, como os efeitos 
adversos na vida aquática dos rios com a barragem. 
Resposta correta 
2. Incorreta: 
a geração de energia por fonte nuclear tende a ser futuramente 
a mais viável em termos práticos, já que o custo de fabricação 
das instalações é baixo. 
3. 
o petróleo constitui a principal fonte de abastecimento 
renovável para geração de eletricidade em massa, sendo 
utilizado largamente nos Estados Unidos e Europa. 
4. 
a contribuição atual das fontes de energia eólica, solar, 
geotérmica, entre outras, na geração de eletricidade, são 
consideradas ultrapassadas atualmente. 
5. 
o gás natural é pouco utilizado nos Estados Unidos para 
produção de energia, e seu uso tende a diminuir em relação ao 
carvão, pois ser mais propício às necessidades de aquecimento 
domiciliar. 
6. Pergunta 6Crédito total dado 
/1 
Leia o trecho a seguir: 
“Desprezar as variações de energia cinética e potencial do fluido de trabalho 
é uma simplificação normalmente utilizada na análise dos ciclos de 
potência. Essaé uma hipótese razoável, uma vez que em dispositivos que 
envolvem trabalho de eixo, como turbinas, compressores e bombas, os 
termos energia cinética e energia potencial normalmente são muito 
pequenos com relação aos outros termos.” 
Fonte: ÇENGEL, Y. A.; BOLES, M. Termodinâmica. 7. ed. Porto Alegre: AMGH, 
2013, p. 488. 
Considerandoessas informações e o conteúdo estudado sobre a eficiência e 
rendimento dos processos cíclicos, analise as afirmativas a seguir e assinale 
V para a(s) verdadeira(s) e F para a(s) falsa(s). 
I. ( ) A eficiência térmica de uma máquina térmica é sempre maior que a 
unidade, pois o calor das duas fontes são grandezas positivas. 
II. ( ) O trabalho líquido de uma máquina térmica é sempre menor que a 
quantidade de calor fornecida ao sistema. 
III. ( ) A eficiência térmica é uma medida do desempenho de uma máquina 
térmica, sendo uma fração do calor fornecido convertido em trabalho 
líquido. 
IV. ( ) Em máquinas térmicas, um maior rendimento significa um maior 
gasto com consumo de combustível com menor quantidade de calor 
rejeitada. 
Agora, assinale a alternativa que apresenta a sequência correta: 
Ocultar opções de resposta 
1. 
V, F, V, F. 
2. 
F, V, V, F. 
Resposta correta 
3. Incorreta: 
F, F, V, F. 
4. 
F, V, F, V. 
5. 
V, V, F, V. 
7. Pergunta 7 
/1 
Leia o trecho a seguir: 
“Duas áreas importantes de aplicação da termodinâmica são a geração de 
potência e a refrigeração, ambas realizadas geralmente por sistemas que 
operam segundo um ciclo termodinâmico. Os dispositivos ou sistemas 
utilizados para produzir potência são geralmente chamados de motores (ou 
máquinas), e os ciclos termodinâmicos nos quais eles operam são chamados 
de ciclos de potência.”Fonte: ÇENGEL, Y. A.; BOLES, M. Termodinâmica. 7. 
ed. Porto Alegre: AMGH, 2013, p. 487. 
Considerando essas informações e o conteúdo estudado sobre os ciclos das 
usinas de potência a vapor, analise as afirmativas a seguir e assinale V para 
a(s) verdadeira(s) e F para a(s) falsa(s). 
I. ( ) Nas usinas movidas a combustível fóssil, a vaporização é realizada pela 
transferência de calor dos gases quentes produzidos na combustão do 
combustível para a água que passa pelos tubos da caldeira. 
II. ( ) Uma das principais vantagens na busca de um local para uma planta 
de potência a vapor é o acesso a quantidades suficientes de água de 
resfriamento para o condensador, que normalmente é abundante. 
III. ( ) Na usina nuclear, a energia necessária para a vaporização do fluido do 
ciclo de trabalho se origina em uma reação nuclear controlada que ocorre 
no interior da estrutura de contenção de um reator. 
IV. ( ) O processamento e o manuseio do combustível são características 
pouco relevantes tanto para as plantas de combustível fóssil quanto para 
aquelas de combustível nuclear. 
Agora, assinale a alternativa que apresenta a sequência correta: 
Ocultar opções de resposta 
1. 
F, V, V, F. 
2. 
F, V, F, V. 
3. 
V, V, F, F. 
4. 
V, F, V, F. 
Resposta correta 
5. 
F, F, V, V. 
8. Pergunta 8 
/1 
Os processos ocorrentes em uma usina de energia a vapor são 
suficientemente complexos, de modo que são necessárias algumas 
idealizações para o desenvolvimento de modelos termodinâmicos para os 
componentes da usina e para a usina como um todo. O estudo desses 
modelos, mesmo os simplificados, pode conduzir a conclusões importantes 
sobre o desempenho das usinas reais correspondentes. 
Considerando essas informações e o conteúdo estudado sobre modelos 
termodinâmicos para sistemas de potência a vapor, pode-se afirmar que: 
Ocultar opções de resposta 
1. 
a grande maioria das usinas de potência a vapor de larga escala 
utiliza fluidos de trabalho diferentes da água, já que esse fluido 
é muito reativo, evapora com facilidade e pode danificar os 
componentes mecânicos. 
2. 
o estudo desses modelos mais simplificados dificilmente 
ajudará a conduzir conclusões importantes sobre o 
desempenho das usinas reais correspondentes, dependendo de 
outros parâmetros. 
3. 
mesmo em sistemas simplificados, as perdas inevitáveis por 
transferências de calor que ocorrem entre os componentes das 
plantas e suas vizinhanças devem ser cuidadosamente 
consideradas na análise. 
4. 
um modelo de ciclo termodinâmico simplificado que opera 
segundo o ciclo de Rankine pode ser desenvolvido 
desconsiderando dois componentes principais do ciclo de 
Carnot: a turbina e o condensador. 
5. 
os modelos termodinâmicos permitem, no mínimo, uma 
dedução qualitativa sobre como as alterações nos principais 
parâmetros de operação afetam o desempenho real do sistema. 
Resposta correta 
9. Pergunta 9 
/1 
Uma limitação significativa no desempenho de sistemas percorrendo ciclos 
de potência pode ser avaliada utilizando-se o enunciado de Kelvin–Planck 
da segunda lei. Dessa forma, para qualquer sistema executando um ciclo de 
potência enquanto opera entre dois reservatórios, somente uma parcela da 
transferência de calor pode ser obtida como trabalho, com a remanescente 
devendo ser descarregada por transferência de calor para o reservatório 
com menor temperatura. 
Considerando essas informações e o conteúdo estudado sobre os aspectos 
da segunda lei em ciclos de potência, pode-se afirmar que: 
Ocultar opções de resposta 
1. 
todos os ciclos de potência reversíveis operando entre os 
mesmos reservatórios térmicos têm a mesma eficiência 
térmica. 
Resposta correta 
2. 
todos os processos de um ciclo irreversível são executados 
perfeitamente, e o rendimento máximo real deste ciclo é igual à 
unidade. 
3. 
um ciclo de potência irreversível pode apresentar o máximo de 
eficiência térmica, desde que opere entre os mesmos 
reservatórios. 
4. 
a eficiência térmica de um ciclo de potência irreversível é 
sempre maior que a eficiência térmica de um ciclo de potência 
reversível. 
5. 
um ciclo é considerado reversível quando existem 
irreversibilidades dentro do sistema, à medida que ele percorre 
o ciclo. 
10. Pergunta 10 
/1 
A inevitável escassez das fontes de energia não renováveis e seus efeitos 
adversos na saúde humana e no meio ambiente tem despertado interesse 
pela abertura de novos caminhos pelos quais se possa produzir a 
eletricidade que precisamos, em especial o aumento do uso de fontes 
renováveis. Ainda assim, a produção de energia na primeira metade do 
século XXI vai se basear, principalmente, nos meios já disponíveis, uma vez 
que o estabelecimento de novas tecnologias requer décadas de estudos e 
grandes investimentos. 
Considerando essas informações e o conteúdo estudado sobre as 
perspectivas energéticas e a distribuição de energia, analise as afirmativas a 
seguir. 
I. Para se levar em conta precisamente o custo total da usina de energia, 
torna-se pouco relevante considerar os custos envolvidos em todas as fases, 
desde o estabelecimento das fontes até os impactos na saúde. 
II. A captura, o tratamento e o descarte apropriado de efluentes e resíduos, 
incluindo o armazenamento de longo prazo, devem ser objeto de análise do 
planejamento da usina de energia. 
III. Embora o fomento à geração de energia sustentável e renovável 
dependa de regulamentações e políticas públicas, ainda será mais viável nos 
próximos anos o consumo das fontes não-renováveis. 
IV. As usinas de energia são mais bem idealizadas com base em um ciclo de 
vida, e não através da visão restrita apenas da fase de operação da usina. 
Está correto apenas o que se afirma em: 
Ocultar opções de resposta 
1. 
I e II. 
2. 
II e IV. 
Resposta correta 
3. 
III e IV. 
4. 
I e III.