AOL 4 Fundamentos da Termodinâmica - 20212 B

Prévia do material em texto

Fundamentos da Termodinâmica - 20212.B 
Avaliação On-Line 4 (AOL 4) - 
Questionário 
Nota final 
10/10 
1. Pergunta 1 
/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. 
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. 
2. 
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 
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. 
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. 
5. 
o estudo desses modelos mais simplificados dificilmente ajudará a conduzir conclusões 
importantes sobre o desempenho das usinas reais correspondentes, dependendo de outros 
parâmetros. 
2. Pergunta 2 
/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. 
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. 
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. 
5. 
a contribuição atual das fontes de energia eólica, solar, geotérmica, entre outras, na geração de 
eletricidade, são consideradas ultrapassadas atualmente. 
3. Pergunta 3 
/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. 
uma característica das máquinas térmicas é o recebimento de calor, normalmente, a 
temperaturas de trabalho muito baixas. 
2. 
trabalho pode ser convertido em calor de forma direta e completa, mas a conversão de calor 
em trabalho depende de dispositivos especiais. 
Resposta correta 
3. 
as máquinas térmicas utilizam o fluido de trabalho de onde o calor é absorvido para o interior 
do sistema durante a operação do ciclo. 
4. 
os dispositivos especiais de conversão de trabalho absorvem o calor excedente dos 
reservatórios térmicos e operam em ciclos. 
5. 
as máquinas térmicas permitem a conversão de trabalho em calor de forma automática, em 
qualquer temperatura, para um ciclo termodinâmico. 
4. Pergunta 4 
/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. 
a eficiência térmica de um ciclo de potência irreversível é sempre maior que a eficiência 
térmica de um ciclo de potência reversível. 
3. 
um ciclo de potência irreversível pode apresentar o máximo de eficiência térmica, desde que 
opere entre os mesmos reservatórios. 
4. 
um ciclo é considerado reversível quando existem irreversibilidades dentro do sistema, à 
medida que ele percorre o ciclo. 
5. 
todos os processos de um ciclo irreversível são executados perfeitamente, e o rendimento 
máximo real deste ciclo é igual à unidade. 
5. Pergunta 5Crédito total dado 
/1 
Leia o trecho a seguir: 
“O dispositivo ou instalação que melhor se ajusta à definição de máquina térmica é a usina de 
potência a vapor, que é uma máquina de combustão externa. Ou seja, a combustão ocorre fora da 
máquina e a energia térmica liberada durante esse processo é transferida para o vapor sob a forma de 
calor.”Fonte: ÇENGEL, Y. A.; BOLES, M. Termodinâmica. 7. ed. Porto Alegre: AMGH, 2013, p. 
280. 
Considerando essas informações e o conteúdo estudado sobre as características de uma usina a 
vapor, analise os termos disponíveis a seguir e os associe a suas respectivas características: 
1) Calor de entrada. 
2) Calor de saída. 
3) Trabalho de entrada. 
4) Trabalho de saída. 
( ) Quantidade de calor fornecida ao vapor na caldeira a partir de uma fonte à alta temperatura. 
( ) Quantidade de trabalho necessária para comprimir a água até a pressão da caldeira. 
( ) Quantidade de trabalho realizado pelo vapor à medida que se expande na turbina. 
( ) Quantidade de calor rejeitada pelo vapor no condensador para um reservatório à baixa 
temperatura. 
A seguir, assinale a alternativa que apresenta a sequência correta: 
Ocultar opções de resposta 
1. 
1, 4, 2, 3. 
Resposta correta 
2. 
3, 4, 2, 1. 
3. 
2, 1, 3, 4. 
4. 
2, 1, 4, 3. 
5. 
4, 3, 1, 2. 
6. Pergunta 6 
/1 
Leia o trecho a seguir: 
“Ciclos reversíveis não podem ser realizados na prática porque as irreversibilidades associadas a 
cada processo não podem ser eliminadas. Entretanto, os ciclos reversíveis representam os limites 
superiores para o desempenho dos ciclos reais. Os ciclos reversíveis também servem como ponto de 
partida para o desenvolvimento de ciclos reais e são modificados, conforme necessário, para atender 
a certas exigências.”Fonte: ÇENGEL, Y. A.; BOLES, M. Termodinâmica. 7. ed. Porto Alegre: 
AMGH, 2013, p. 298. 
Considerando essas informaçõese o conteúdo estudado sobre os processos e um ciclo reversível de 
Carnot, analise os termos disponíveis a seguir e os associe a suas respectivas características. 
1) Expansão isotérmica. 
2) Compressão isotérmica. 
3) Expansão adiabática. 
4) Compressão adiabática. 
( ) Aumento de volume à temperatura constante mais alta atingida pelo gás. 
( ) Redução do volume com variação de temperatura positiva. 
( ) Redução do volume até o gás atingir uma temperatura constante baixa. 
( ) Aumento de volume com variação de temperatura negativa. 
A seguir, assinale a alternativa que apresenta a sequência correta: 
Ocultar opções de resposta 
1. 
3, 4, 2, 1. 
2. 
1, 2, 3, 4. 
3. 
1, 4, 2, 3. 
Resposta correta 
4. 
4, 3, 1, 2. 
5. 
2, 1, 4, 3. 
7. Pergunta 7 
/1 
Leia o trecho a seguir: 
“Eficiência térmica é uma medida da eficiência da conversão do calor recebido por uma máquina 
térmica em trabalho. Máquinas térmicas são projetadas para converter calor em trabalho, e os 
engenheiros estão constantemente tentando melhorar a eficiência desses dispositivos, pois mais 
eficiência significa menos consumo de combustível e, consequentemente, menos despesas com 
combustível e menor poluição”Fonte: ÇENGEL, Y. A.; BOLES, M. Termodinâmica. 7. ed. Porto 
Alegre: AMGH, 2013, p. 282. 
Considerando essas informações e o conteúdo estudado sobre os principais aspectos da segunda lei 
para os ciclos de refrigeração e bomba de calor, analise as afirmativas a seguir: 
I. O coeficiente de desempenho de um ciclo de refrigeração irreversível é menor do que o coeficiente 
de desempenho de um ciclo de refrigeração reversível. 
 
II. A performance de uma bomba de calor mede a capacidade de extração de calor a partir de um 
meio externo aquecido, tendo como valor máximo a unidade. 
 
III. Todos os ciclos de refrigeração reversíveis que operam entre os mesmos dois reservatórios 
térmicos possuem coeficientes de desempenho diferentes. 
 
IV. O coeficiente de performance de um refrigerador pode ser maior que a unidade, diferente da 
eficiência térmica, que nunca pode ser maior que 100%. 
Está correto apenas o que se afirma em: 
Ocultar opções de resposta 
1. 
II e III. 
2. 
II e IV. 
3. 
I e II. 
4. 
I, III e IV. 
5. 
I e IV. 
Resposta correta 
8. Pergunta 8 
/1 
Leia o trecho a seguir: 
“Além das configurações das instalações de potência a vapor, os ciclos de Carnot também podem ser 
enxergados como ciclos compostos de processos nos quais um capacitor é carregado e descarregado, 
uma substância paramagnética é magnetizada e desmagnetizada, e assim por diante. Contudo, não 
importando o tipo de dispositivo ou a substância de trabalho utilizada, algumas características são 
comuns a ciclos que operam dessa forma.”Fonte: MORAN, M. J. et al. Princípios de termodinâmica 
para engenharia. 8. ed. Rio de Janeiro: LTC, 2018, p. 217. 
Considerando essas informações e o conteúdo estudado sobre as propriedades das diferentes 
configurações de um ciclo de Carnot, analise as afirmativas a seguir. 
I. O ciclo de Carnot apresenta três processos internamente irreversíveis: dois processos isobáricos e 
um isotérmico. 
II. A eficiência térmica do ciclo de potência de Carnot é dada em termos das temperaturas avaliadas 
na escala Celsius. 
III. Em qualquer ciclo de Carnot, o trabalho líquido desenvolvido pelo ciclo pode ser avaliado pelo 
cálculo da área delimitada pelas linhas dos processos em um diagrama p"-" V. 
IV. Os coeficientes de desempenho dos ciclos de refrigeração e bomba de calor de Carnot são 
sempre dados em termos das temperaturas na escala Kelvin ou Rankine. 
Está correto apenas o que se afirma em: 
Ocultar opções de resposta 
1. 
I, II e III. 
2. 
I, II e IV. 
3. 
II e III. 
4. 
III e IV. 
Resposta correta 
5. 
I e IV. 
9. Pergunta 9 
/1 
Leia o trecho a seguir: 
“Para promover o uso eficiente da energia, os governos em todo o mundo estabeleceram padrões 
mínimos para o desempenho do consumo de energia dos equipamentos. O melhor desempenho é 
alcançado usando dispositivos que têm unidades com velocidade variável (também chamados de 
inversores). No modo ar-condicionado, por exemplo, esses dispositivos operam em velocidades mais 
altas nos dias quentes e em velocidades mais baixas em dias mais frescos, aumentando a eficiência e 
fornecendo maior conforto.”Fonte: ÇENGEL, Y. A.; BOLES, M. Termodinâmica. 7. ed. Porto 
Alegre: AMGH, 2013, p. 289. 
Considerando essas informações e o conteúdo estudado sobre conceitos de eficiência e desempenho 
nos ciclos de potência, pode-se afirmar que: 
Ocultar opções de resposta 
1. 
o coeficiente de desempenho máximo em um ciclo de bomba de calor reversível que opera 
entre dois reservatórios é dado pela razão entre a variação das temperaturas das duas fontes e 
a temperatura da fonte quente. 
2. 
o coeficiente de desempenho mínimo para qualquer ciclo de bomba de calor operando entre 
dois reservatórios em estados térmicos diferentes estará na faixa entre zero e um, independente 
das irreversibilidades. 
3. 
a eficiência térmica de um sistema que percorre um ciclo de potência reversível enquanto 
opera entre reservatórios térmicos é dada pela razão entre as temperaturas, somada da 
unidade. 
4. 
o coeficiente de desempenho máximo para qualquer ciclo de refrigeração operando entre dois 
reservatórios a temperaturas de 4,4°C para a fonte fria e 26,7°C da fonte quente é, 
aproximadamente, 2,5. 
5. 
o coeficiente de desempenho máximo em um ciclo de refrigeração reversível que opera entre 
dois reservatórios é dado pela razão entre a temperatura da fonte fria e a variação das 
temperaturas das duas fontes. 
Resposta correta 
10. Pergunta 10 
/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. 
As asserções I e II são proposições verdadeiras, e a II é uma justificativa correta da I. 
Resposta correta 
2. 
As asserções I e II são falsas. 
3. 
A asserção I é uma proposição falsa, e a II é uma proposição verdadeira. 
4. 
A asserção I é uma proposição verdadeira, e a II é uma proposição falsa. 
5. 
As asserções I e II são proposições verdadeiras, mas a II não é uma justificativa correta da I.