Avaliação On-Line 2 (AOL 2) - Questionário - Fundamentos da Termodinâmica

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Avaliação On-Line 2 (AOL 2) -
Questionário
 Pergunta 1
 1 ponto
 A primeira lei da termodinâmica, também conhecida como princípio de conservação da
energia, oferece uma base sólida para o estudo das relações entre as diversas formas de
energia e interações de energia. Com base em observações experimentais, a primeira lei da
termodinâmica enuncia que energia não pode ser criada nem destruída durante um
processo; ela pode apenas mudar de forma. Assim, cada parcela de energia deve ser
contabilizada durante um processo.
Considerando essas informações e as relações entre as escalas termométricas nos
sistemas de unidades usuais, analise as afirmativas a seguir e assinale V para a(s)
verdadeira(s) e F para a(s) falsa(s).
I. ( ) Para um processo de compressão de um gás, o princípio de conservação da energia
exige que o aumento da energia do sistema seja maior que o trabalho de fronteira realizado
sobre o sistema.
II. ( ) Para todos os processos adiabáticos entre dois estados especificados de um sistema
fechado, o trabalho líquido realizado é o mesmo independentemente da natureza do sistema
fechado.
III. ( ) O valor do trabalho líquido em um processo adiabático deve depender apenas dos
estados inicial e final do sistema e, portanto, deve corresponder à variação da energia total
do sistema.
IV. ( ) A definição da primeira lei da termodinâmica se baseia em grande parte nos
experimentos de Joule, podendo ser obtida através de diversos outros princípios físicos
auxiliares.
1. F, V, F, V.
2. F, V, V, F.
3. V, F, F, V.
4. F, F, V, V.
5. V, F, V, F.
 
 Pergunta 2
 1 ponto
 A energia pode ser interagir com um sistema sob três formas: calor, trabalho e fluxo de
massa. As interações de energia são identificadas quando atravessam a fronteira de um
sistema e representam a energia ganha ou perdida por um sistema durante um processo.
As duas únicas formas de interações de energia associadas a uma massa fixa ou aos
sistemas fechados são a transferência de calor e a realização de trabalho.
Considerando essas informações e o conteúdo estudado sobre os tipos de interações de
energia, analise os termos disponíveis a seguir e os associe a suas respectivas
características:
1) Variação da energia interna.
2) Transferência de calor.
3) Realização de trabalho.
4) Fluxo de massa.
( ) Nos sistemas estacionários esta interação é igual à variação da energia total do sistema,
constituída pelas energias potencial e cinética.
( ) Uma interação de energia que não é causada por uma diferença de temperatura entre um
sistema e sua vizinhança.
( ) É um mecanismo adicional de transferência de energia associado ao escoamento de um
fluido através do sistema.
( ) Esta interação modifica a energia das moléculas e aumenta ou diminui a energia interna
do sistema.
Agora, assinale a alternativa correta:
1. 1, 4, 3, 2.
2. 2, 4, 3, 1.
3. 4, 2, 3, 1.
4. 1, 3, 4, 2.
5. 4, 2, 1, 3.
 
 Pergunta 3
 
 Eficiência é um dos termos mais utilizados na termodinâmica, e indica o grau de sucesso
com o qual um processo de transferência ou conversão de energia é realizado. Em geral, a
eficiência de sistemas de aquecimento de prédios residenciais e comerciais é expressa com
base na eficiência da utilização anual de combustível, que leva em conta a eficiência da
combustão, bem como perdas de calor para áreas não aquecidas, perdas de partida e
parada dos sistemas.
Considerando essas informações e o conteúdo estudado sobre eficiência térmica e
energética, analise as afirmativas a seguir e assinale V para a(s) verdadeira(s) e F para a(s)
falsa(s).
I. ( ) A eficiência mecânica de um dispositivo ou processo é definida como a razão entre a
energia mecânica de saída e a energia mecânica de entrada.
II. ( ) A eficiência da bomba é definida como a razão entre o aumento de energia mecânica
do fluido e a saída de energia pelo trabalho de bombeamento.
III. ( ) Uma eficiência de conversão menor que 100% indica que parte da energia mecânica
foi convertida em energia térmica.
IV. ( ) O limite inferior de 20% corresponde à conversão de toda a energia elétrica ou
mecânica fornecida em energia térmica.
Agora, assinale a alternativa que apresenta a sequência correta:
1. V, F, V, F.
2. V, V, F, F.
3. F, F, V, V.
4. F, V, V, F.
5. F, V, F, V.
 
 Pergunta 4
 1 ponto
 Não há exigência de que um sistema que passa por um processo esteja em equilíbrio
durante o processo. Alguns ou todos os estados intermediários podem ser estados de não
equilíbrio. Em muitos de tais processos, estamos limitados ao conhecimento do estado
antes de o processo ocorrer e do estado após o fim do processo. Contudo, os processos
quase estáticos contribuem para a dedução das relações existentes entre as propriedades
de sistemas simplificados.
Com base nessas informações e considerando o que se sabe sobre os modelos de
processos termodinâmicos, pode-se afirmar que:
1. um processo politrópico é uma descrição analítica de um processo de quase
equilíbrio relacionando pressão e volume.
2. em um estado de não equilíbrio as propriedades intensivas permanecem constantes
com a posição para um dado tempo.
3. em um estado de quase equilíbrio, a interpretação da área no diagrama
pressão-temperatura mostra que o trabalho é propriedade do sistema.
4. para analisar a expansão de um gás em quase equilíbrio, é necessário que a
pressão varie rapidamente ao longo do volume.
5. os trabalhos de expansão ou compressão reais de um gás na fronteira de um
cilindro podem ser obtidos precisamente para todo o volume.
 
 Pergunta 5
 1 ponto
 Leia o texto abaixo:
“Em experimentos clássicos conduzidos no início do século XIX, Joule estudou processos
através dos quais um sistema fechado passa de um estado de equilíbrio a outro. Em
particular, ele considerou processos que envolvem interações de trabalho, mas não
interações de calor, entre o sistema e sua vizinhança. Dessa forma, o valor do trabalho
líquido realizado por ou sobre um sistema fechado que passa por um processo adiabático
entre dois estados dados depende somente dos estados inicial e final, e não dos detalhes
do processo adiabático.”Fonte: MORAN, M. J. et al. Princípios de termodinâmica para
engenharia. 8. ed. Rio de Janeiro: LTC, 2018, p. 47.
Considerando essas informações e os critérios desenvolvidos a partir dos aspectos de
variação de energia entre dois estados, analise as afirmativas a seguir:
I. Se 5 kJ de calor forem transferidos para uma batata assando em um forno fechado,
haverá aumento de energia da batata maior que 5 kJ.
II. Se 15 kJ de calor são transferidos para a água em aquecimento e 3 kJ forem perdidos
para o ambiente, o aumento de energia da água será maior que 15 kJ.
III. Em uma sala isolada aquecida por um aquecedor elétrico, a energia do sistema tende a
aumentar como resultado do trabalho elétrico realizado.
IV. Se 12 kJ de calor é transferido para um sistema durante um processo adiabático e 6 kJ
de trabalho é realizado sobre ele, sua energia total aumenta.
Está correto apenas o que se afirma em:
1. II e IV
2. II e III.
3. I e IV.
4. III e IV
5. I e II.
 
 Pergunta 6
 1 ponto
 Os sistemas fechados também podem interagir com suas vizinhanças por meio de um
processo de transferência de energia através de calor. Assim, por exemplo, quando um gás
em um recipiente rígido interage com uma placa quente, a energia do gás aumenta, mesmo
que nenhum trabalho seja realizado.
Considerando as informações sobre as características de transferência de calor e trabalho,
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 é considerada positiva quando é direcionada para o sistema.
II. ( ) A convenção de sinais para a transferência de calor é a mesma da adotada para o
trabalho.
III. ( ) A transferência de calor é considerada negativa quando parte do sistema.
IV. ( ) A quantidade de calor transferida é uma propriedade do sistema e depende dos
estados inicial e final.Agora, assinale a alternativa que apresenta a sequência correta:
1. V, F, V, F.
2. F, V, F, V.
3. F, V, V, F.
4. V, F, F, V.
5. F, F, V, V.
 
 Pergunta 7
 1 ponto
 A conservação da energia está implícita no enunciado da primeira lei. Embora a essência
da primeira lei seja a existência da propriedade energia total, a primeira lei quase sempre é
vista como uma declaração do princípio de conservação da energia.
Considerando essas informações e em relação aos conceitos enunciados na primeira lei da
termodinâmica, analise as asserções a seguir e a relação proposta entre elas.
I. O balanço de energia pode ser descrito pela soma das variações de todas as formas
macroscópicas de energia.
Porque:
II. A variação da quantidade de energia contida no sistema em certo intervalo de tempo será
igual à soma da quantidade de calor transferido para dentro do sistema com a quantidade
de trabalho realizado pelo sistema.
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, 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.
4. A asserção I é uma proposição verdadeira, e a II é uma proposição falsa.
5. As asserções I e II são falsas.
 
 Pergunta 8
 1 ponto
 Em uma análise termodinâmica, normalmente é útil considerar as diversas formas de
energia que constituem a energia total de um sistema em dois grupos: macroscópico e
microscópico. A energia macroscópica de um sistema está relacionada ao movimento e à
influência de alguns efeitos externos como gravidade, magnetismo, eletricidade e tensão
superficial.
Considerando essas informações e o conteúdo estudado sobre as diferentes formas de
energia de um sistema termodinâmico, analise os termos a seguir e os associe a suas
respectivas características:
1) Forma macroscópica de energia.
2) Forma microscópica de energia.
3) Energia total.
4) Energia térmica.
( ) Depende de algum referencial externo.
( ) Também chamada de calor, é a forma energética de menor qualidade.
( ) É relacionada à estrutura molecular de um sistema.
( ) Soma de todos os tipos de energia de um sistema.
A seguir, assinale a alternativa correta:
1. 2, 1, 4, 3.
2. 3, 4, 2, 1.
3. 1, 4, 2, 3.
4. 1, 2, 4, 3.
5. 4, 3, 1, 2.
 
 Pergunta 9
 1 ponto
 O trabalho, assim como o calor, é uma interação de energia entre um sistema e sua
vizinhança. Assim, se a energia que cruza a fronteira de um sistema fechado não é calor,
ela deve ser trabalho. O calor é fácil de reconhecer: sua força motriz é uma diferença de
temperatura entre o sistema e sua vizinhança. Sendo assim, podemos simplesmente dizer
que o trabalho é uma interação de energia que não é causada por uma diferença de
temperatura entre um sistema e sua vizinhança.
Considerando essas informações e as principais características das formas de transferência
de energia por calor ou trabalho em um sistema termodinâmico, analise as afirmativas a
seguir:
I. Para um sistema em estado permanente, o valor de nenhuma propriedade varia com o
tempo.
II. Se a temperatura de um sistema aumenta, ele deve ter sido submetido à transferência de
calor.
III. A energia total de um sistema fechado pode variar como resultado da transferência de
energia e do fluxo de massa na fronteira.
IV. Se uma mola for comprimida adiabaticamente, então necessariamente sua energia
interna irá aumentar.
Está correto apenas o que se afirma em:
1. III e IV.
2. I e II.
3. I e IV.
4. II e III.
5. II e IV.
 
 Pergunta 10
 1 ponto
 Leia o texto abaixo:
“Os processos são algumas vezes modelados como um tipo idealizado chamado de
processo em quase equilíbrio (ou quase estático). Um processo em quase equilíbrio é
aquele em que o afastamento do equilíbrio termodinâmico é, no máximo, infinitesimal. Todos
os estados por onde o sistema passa, em um processo de quase equilíbrio, podem ser
considerados estados de equilíbrio. Como os efeitos de não equilíbrio estão inevitavelmente
presentes durante os processos reais, os sistemas de interesse para a engenharia podem,
na melhor das hipóteses, se aproximar de um processo em quase equilíbrio, mas nunca
realizá-lo.”
Fonte: MORAN, M. J. et al. Princípios de termodinâmica para engenharia. 8. ed. Rio de
Janeiro: LTC, 2018, p. 38.
Considerando essas informações e o conteúdo estudado sobre o trabalho em processos
termodinâmicos quase estáticos, analise os termos disponíveis a seguir e os associe a suas
respectivas características:
1) Trabalho elétrico.
2) Trabalho de eixo.
3) Trabalho de polarização elétrica.
4) Trabalho contra uma mola.
( ) Forma mecânica de transmissão de energia, capaz de produzir rotações em um motor de
automóvel.
( ) Forma mecânica de trabalho, capaz de alongar um corpo elástico sob aplicação de uma
força.
( ) Forma não mecânica de transmissão de energia, em que a densidade de carga depende
das forças eletromotrizes.
( ) Forma não mecânica de trabalho, no qual a força generalizada é a intensidade do campo
elétrico.
Agora, assinale a alternativa correta:
1. 4, 3, 2, 1.
2. 1, 2, 3, 4.
3. 3, 4, 1, 2.
4. 2, 4, 1, 3.
5. 2, 1, 4, 3.