Fundamentos da Termodinâmica AOL03 (10-10)

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Fundamentos da Termodinâmica – AOL03 
 
1) 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: 
 
( x ) As asserções I e II são proposições verdadeiras, e a II é uma justificativa correta da I 
( ) A asserção I é uma proposição falsa, e a II é uma proposição verdadeira 
( ) As asserções I e II são proposições falsas 
( ) A asserção I é uma proposição verdadeira, e a II é uma proposição falsa 
( ) As asserções I e II são proposições verdadeiras, mas a II não é uma justificativa correta da I 
 
2) 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 afirmativas a seguir e assinale V para a(s) verdadeira(s) e F para a(s) 
falsa(s). 
 
I) ( F ) Quando um sistema isolado é submetido a um processo, os valores de energia 
e entropia somente podem aumentar ou permanecer iguais. 
 
II) ( V ) A propriedade extensiva entropia é produzida em sistemas sempre que 
irreversibilidades internas estiverem presentes. 
 
III) ( V ) O atrito associado ao escoamento de fluidos através de tubos e ao redor de 
objetos constitui um tipo de irreversibilidade. 
 
IV) ( F ) 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: 
 
( x ) F, V, V, F 
( ) F, V, F, V 
( ) F, F, V, F 
( ) V, F, V, F 
( ) V, V, F, V 
 
3) 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) ( F ) Organismos vivos, como plantas, violam a segunda lei da termodinâmica pelo 
fato de parecerem criar ordem a partir da desordem. 
II) ( V ) Na escala nanométrica, alguns dispositivos podem não se comportar conforme 
o previsto na segunda lei. 
III) ( V ) Qualquer sistema macroscópico, como uma turbina de avião ou um motor de 
automóvel, deverá se comportar sem violar a segunda lei. 
IV) ( F ) 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: 
 
( ) F, F, V, V 
( x ) F, V, V, F 
( ) F, V, F, V 
( ) V, F, F, V 
( ) V, F, V, F 
 
4) 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: 
 
( ) 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. 
( x ) quando um sistema fechado submetido a um processo internamente reversível recebe 
energia sob a forma de calor, o sistema experimenta um aumento de entropia 
( ) um processo é chamado de isentrópico se este for internamente irreversível e adiabático, de 
forma que a entropia do sistema permaneça constante 
( ) 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 
( ) 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 
 
5) Três enunciados alternativos para a segunda lei da termodinâmica são definidos de forma 
a apresentar as formulações tradicionais e aplicadas de seus conceitos: os enunciados de 
Clausius, Kevin-Planck e da entropia. Embora o enunciado de Clausius esteja mais de 
acordo com a experiência, o enunciado de Kelvin-Planck fornece um meio mais eficaz para 
apresentar deduções oriundas da segunda lei, enfatizando o conceito de entropia. 
Considerando essas informações e o conteúdo estudado sobre os enunciados da segunda 
lei da termodinâmica, analise os termos a seguir e os associe a suas respectivas 
características: 
 
1) Enunciado de Clausius. 
2) Enunciado de Kevin-Planck. 
3) Reservatório térmico. 
4) Enunciado da Entropia. 
 
( 1 ) Relaciona-se ao sentido da transferência de calor. 
( 4 ) Relacionado ao conceito de irreversibilidades em um sistema. 
( 2 ) Relacionado com os sistemas que percorrem um ciclo termodinâmico. 
( 3 ) Tem relação com um sistema que mantém a sua temperatura constante. 
 
A seguir, assinale a alternativa que apresenta a sequência correta: 
 
( ) 4, 1, 2, 3 
( ) 4, 3, 1, 2 
( ) 3, 4, 2, 1 
( ) 1, 2, 4, 3 
( x ) 1, 4, 2, 3 
 
6) O uso da segunda lei da termodinâmica não se limita à identificação da direção dos 
processos. A segunda lei também afirma que a energia tem qualidade, bem como 
quantidade. A preservação da qualidade da energia é uma grande preocupação dos 
engenheiros, e a segunda lei oferece os meios necessários para determinar a qualidade, 
bem como o nível de degradação da energia durante um processo. 
Considerando essas informações e o conteúdo estudado sobre as relações entre a 
entropia e a segunda lei da termodinâmica aplicada a sistemas fechados, analise as 
afirmativas a seguir e assinale V para a(s) verdadeira(s) e F para a(s) falsa(s). 
 
I) ( V ) A variação de entropia em um sistema fechado é a mesma para qualquer 
processo entre dois estados especificados. 
II) ( F ) Um processo em um sistema fechado que não obedece à segunda lei da 
termodinâmica necessariamente viola a primeira lei da termodinâmica. 
III) ( V ) Um sistema fechado pode sofrer uma diminuição de entropia somente se 
houver transferência de calor do sistema para as vizinhanças duranteo processo. 
IV) ( F ) A segunda lei da termodinâmica estabelece que a variação de entropia em um 
sistema fechado deve ser maior que ou igual a zero. 
 
Agora, assinale a alternativa que apresenta a sequência correta: 
 
( ) V, V, F, V 
( ) F, V, F, V 
( x ) V, F, V, F 
( ) F, V, V, F 
( ) V, F, F, V 
 
7) Leia o texto abaixo: 
 
“O objetivo em várias aplicações do balanço de entropia é avaliar o termo de geração de 
entropia. Entretanto, o valor da geração de entropia para um dado processo de um sistema 
geralmente não tem, por si mesmo, maior significado. O significado é normalmente obtido 
através de comparação. Por exemplo, a geração de entropia no interior de um dado 
componente pode ser comparada a valores de geração de entropia em outros 
componentes, incluídos no sistema global formado por esses componentes.”Fonte: 
MORAN, M. J. et al. Princípios de termodinâmica para engenharia. 8 ed. Rio de Janeiro: 
LTC, 2018. p. 244. 
Considerando essas informações e os conceitos de geração e transferência de entropia, 
pode-se afirmar que: 
 
( ) em um sistema fechado, um processo adiabático e internamente reversível também pode 
levar a um aumento da entropia 
( ) a entropia é produzida tanto nos processos internamente reversíveis quanto nos processos 
irreversíveis em sistemas fechados 
( ) para sistemas fechados em processos envolvendo irreversibilidades internas, tanto a 
produção de entropia quanto a variação de entropia têm valores positivos 
( x ) as equações TdS são fundamentalmente importantes em termodinâmica, pois relacionam 
propriedades importantes de substâncias puras 
( ) a variação de entropia entre dois estados é dependente dos detalhes do processo que é 
percorrido entre esses estados 
 
8) Leia o texto abaixo: 
 
“A entropia é uma propriedade e, portanto, o valor da entropia de um sistema é fixo uma 
vez estabelecido o estado do sistema. A especificação de duas propriedades intensivas 
independentes determina o estado de um sistema compressível simples e o valor da 
entropia, bem como os valores de outras propriedades daquele estado. A partir de uma 
relação que a defina, a variação da entropia de uma substância pode ser expressa por 
outras propriedades” Fonte: ÇENGEL, Y. A., BOLES, M. Termodinâmica. 7. ed. Porto 
Alegre: AMGH, 2013. p. 339. 
Considerando essas informações e o conteúdo estudado sobre as propriedades das 
variações da entropia de substâncias puras, analise as afirmativas a seguir. 
 
I) Nas tabelas de propriedades, os valores de entropia são fornecidos aleatoriamente. 
II) A variação da entropia de um corpo em um sistema fechado é dada pela razão entre 
a massa do corpo e a diferença entre os valores de entropia nos estados final e 
inicial. 
III) Os valores de entropia tornam-se negativos a temperaturas abaixo do valor de 
referência. 
IV) O valor da entropia pode ser obtido diretamente nas regiões de líquido comprimido e 
vapor superaquecido, sem a necessidade de nenhum cálculo adicional. 
 
Está correto apenas o que se afirma em: 
 
( ) II e III 
( x ) III e IV 
( ) II e IV 
( ) I e II 
( ) I e IV 
 
9) 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: 
 
( ) A asserção I é uma proposição verdadeira, e a II é uma proposição falsa 
( x ) As asserções I e II são proposições verdadeiras, e a II é uma justificativa correta da I 
( ) A asserção I é uma proposição falsa, e a II é uma proposição verdadeira 
( ) As asserções I e II são proposições verdadeiras, mas a II não é uma justificativa correta da I 
( ) As asserções I e II são proposições falsas 
 
10) 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: 
 
( ) As asserções I e II são proposições verdadeiras, e a II é uma justificativa correta da I 
( x ) A asserção I é uma proposição verdadeira, e a II é uma proposição falsa 
( ) A asserção I é uma proposição falsa, e a II é uma proposição verdadeira 
( ) As asserções I e II são proposições verdadeiras, mas a II não é uma justificativa correta da I 
( ) As asserções I e II são proposições falsas 
 
 
 
 
 
 
RESPOSTAS 
1-A / 2-A / 3-B / 4-B / 5-E / 6-C / 7-D / 8-B / 9-B / 10-B