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

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Avaliação On-Line 3 (AOL 3) - Questionário
 Pergunta 1
 
 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.
( ) Relaciona-se ao sentido da transferência de calor.
( ) Relacionado ao conceito de irreversibilidades em um sistema.
( ) Relacionado com os sistemas que percorrem um ciclo termodinâmico.
( ) Tem relação com um sistema que mantém a sua temperatura constante.
A seguir, assinale a alternativa que apresenta a sequência correta:
1. 1, 2, 4, 3.
2. 3, 4, 2, 1.
3. 1, 4, 2, 3.
4. 4, 1, 2, 3.
5. 4, 3, 1, 2.
 
 Pergunta 2
 
 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:
1. I e II.
2. II e IV.
3. III e IV.
4. II e III.
5. I e IV.
 
 Pergunta 3
 
 Em termodinâmica, o conceito de entropia é tão importante quanto o conceito de energia
com o qual estamos mais acostumados. Contudo, enquanto a palavra energia faz parte de
nossa linguagem cotidiana, a entropia soa mais abstrata em análises iniciais, embora ambos
sejam conceitos definidos de forma puramente teórica. Por isso, a entropia configura uma
propriedade útil e serve como uma valiosa ferramenta na análise da segunda lei da
termodinâmica aplicada aos dispositivos de engenharia.
Considerando essas informações e o conteúdo estudado sobre o conceito de entropia em
sistemas cíclicos, pode-se afirmar que:
1. o princípio do aumento da entropia indica que a variação da entropia de um sistema
tenderá sempre a aumentar.
2. a geração de entropia é uma medida da magnitude das reversibilidades presentes
em um processo.
3. um processo deve avançar na direção compatível com o princípio do aumento da
entropia.
4. a entropia pode ser conservada em todo o processo, real ou idealizado, de acordo
com o princípio de conservação da entropia.
5. os processos podem ocorrer em qualquer direção, sem violar o princípio de
conservação da entropia.
 
 Pergunta 4
 
 Leia o texto abaixo:
“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.”Fonte: ÇENGEL, Y. A., BOLES, M. Termodinâmica. 7. ed. Porto Alegre: AMGH,
2013. p. 378.
Com base nessas informações e nos conceitos apresentados de geração de entropia em
sistemas fechados, pode-se afirmar que:
1. a transferência de entropia com a massa é igual a zero para os sistemas que
envolvem fluxo de massa através de suas fronteiras.
2. a variação da energia de um sistema é igual à transferência de energia e de entropia
para qualquer processo, seja reversível ou irreversível.
3. para um processo reversível, a geração de entropia é zero e a variação da entropia
de um sistema é igual à transferência de entropia.
4. irreversibilidades como atrito, reações químicas, compressão ou expansão em não
equilíbrio sempre fazem diminuir a entropia de um sistema.
5. a transferência de entropia devida ao calor será maior que zero para os processos
ocorrendo em sistemas adiabáticos.
 
 Pergunta 5
 
 Assim como massa e energia, a entropia é uma propriedade extensiva, e pode também ser
transferida para o interior ou o exterior do volume de controle por escoamentos de matéria.
Os balanços de entropia para volumes de controle diferem dos balanços de entropia para
sistemas fechados, pois envolvem um mecanismo adicional de troca de entropia: o fluxo de
massa através das fronteiras.
Considerando essas informações e o conteúdo estudado sobre os balanços de entropia em
um volume de controle, analise as afirmativas a seguir.
I. No balanço da taxa de entropia em um volume de controle, o termo da taxa temporal de
geração de entropia é devido às irreversibilidades nas vizinhanças do volume de controle.
II. A taxa de variação de entropia em um volume de controle durante um processo é igual à
soma das taxas de transferência de entropia com a taxa de geração de entropia dentro do
volume de controle.
III. As taxas de transferência de entropia para o interior ou o exterior do volume de controle
tem sentido contrário ao fluxo de massa.
IV. A maioria dos volumes de controle encontrados na prática (como turbinas,
compressores, trocadores de calor e dutos) opera em regime permanente, não sofrendo
variação de entropia.
Está correto apenas o que se afirma em:
1. I e II.
2. III e IV.
3. II e III.
4. II e IV.
5. I e III.
 
 Pergunta 6
 
 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:
1. para sistemas fechados em processos envolvendo irreversibilidades internas, tanto a
produção de entropia quanto a variação de entropia têm valores positivos.
2. as equações TdS são fundamentalmente importantes em termodinâmica, pois
relacionam propriedades importantes de substâncias puras.
3. em um sistema fechado, um processo adiabático e internamente reversível também
pode levar a um aumento da entropia.
4. a entropia é produzida tanto nos processos internamente reversíveis quanto nos
processos irreversíveis em sistemas fechados.
5. a variação de entropia entre dois estados é dependente dos detalhes do processo
que é percorrido entre esses estados.
 
 Pergunta 7
 
 De forma análoga ao que acontece com a energia, a entropia pode ser transferida para um
sistema ou a partir deste por meio de alguns mecanismos. A transferência deentropia é
identificada quando atravessa a fronteira do sistema, e representa a entropia ganha ou
perdida por um sistema durante um processo.
Considerando essas informações e o conteúdo estudado sobre os mecanismos de
transferência de entropia, analise as afirmativas a seguir e assinale V para a(s)
verdadeira(s) e F para a(s) falsa(s).
I. ( ) A transferência de calor para um sistema aumenta sua entropia, e a transferência de
calor do sistema diminui sua entropia.
II. ( ) Durante uma interação de energia por transferência de calor, tanto entropia quando
energia são trocadas entre o sistema e suas vizinhanças.
III. ( ) O trabalho é uma quantidade dependente de entropia, ou seja, tanto energia quanto
entropia podem ser transferidas por trabalho.
IV. ( ) Os sistemas fechados podem envolver fluxo de massa, e por isso é possível haver
transferência de entropia com a massa.
Agora, assinale a alternativa que apresenta a sequência correta:
1. F, V, V, F.
2. F, F, V, V.
3. V, F, F, V.
4. V, V, F, F.
5. F, V, F, V.
 
 Pergunta 8
 
 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:
1. III e IV.
2. II e IV.
3. II e III.
4. I e IV.
5. I e II.
 
 Pergunta 9
 
 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:
1. F, V, F, V.
2. V, F, F, V.
3. V, F, V, F.
4. F, F, V, V.
5. V, V, F, F.
 
 Pergunta 10
 
 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:
1. A asserção I é uma proposição falsa, e a II é uma proposição verdadeira.
2. As asserções I e II são proposições verdadeiras, e a II é uma justificativa correta da
I.
3. As asserções I e II são proposições falsas.
4. As asserções I e II são proposições verdadeiras, mas a II não é uma justificativa
correta da I.
5. A asserção I é uma proposição verdadeira, e a II é uma proposição falsa.