AOL 4 - Fundamentos da Termodinâmica

Prévia do material em texto

1. Pergunta 1 
/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 IV. 
2. 
I, III e IV. 
3. 
I e IV. 
Resposta correta 
4. 
II e III. 
5. 
I e II. 
2. Pergunta 2 
/1 
Provavelmente, o ciclo reversível mais conhecido é o ciclo de Carnot, proposto em 
1824 pelo engenheiro francês Nicolas Leonard Sadi Carnot (1796-1832). Em um ciclo 
de Carnot, o sistema que está executando o ciclo passa por uma série de quatro 
processos internamente reversíveis, e pode ser executado por um sistema fechado ou 
por um sistema com escoamento em regime permanente. 
Considerando essas informações e o conteúdo estudado sobre as características do 
ciclo de potência de Carnot, analise as afirmativas a seguir e assinale V para a(s) 
verdadeira(s) e F para a(s) falsa(s). 
I. ( ) Um ciclo de Carnot é composto por dois processos isotérmicos alternados com 
dois processos adiabáticos. 
II. ( ) Em um ciclo de Carnot, os trabalhos de expansão ou compressão dependem do 
processo isocórico. 
III. ( ) A máquina térmica teórica que opera segundo o ciclo de Carnot é chamada de 
máquina térmica de Carnot. 
IV. ( ) Um ciclo de Carnot pode operar à temperatura constante para um processo 
isobárico internamente reversível. 
Agora, assinale a alternativa que apresenta a sequência correta: 
Ocultar opções de resposta 
1. 
V, V, F, F. 
2. 
F, F, V, V. 
3. 
V, F, V, F. 
Resposta correta 
4. 
V, F, F, V. 
5. 
F, V, F, V. 
3. Pergunta 3 
/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 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 
3. 
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. 
4. 
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. 
5. 
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. Pergunta 4 
/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 informações e 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. 
2, 1, 4, 3. 
4. 
1, 4, 2, 3. 
Resposta correta 
5. 
4, 3, 1, 2. 
5. Pergunta 5 
/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. 
As asserções I e II são falsas. 
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. 
A asserção I é uma proposição verdadeira, e a II é uma proposição falsa. 
Resposta correta 
5. 
As asserções I e II são proposições verdadeiras, e a II é uma justificativa 
correta da I. 
6. Pergunta 6 
/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. 
II e III. 
2. 
I, II e IV. 
3. 
I, II e III. 
4. 
I e IV. 
5. 
III e IV. 
Resposta correta 
7. Pergunta 7 
/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. 
os dispositivos especiais de conversão de trabalho absorvem o calor 
excedente dos reservatórios térmicos e operam em ciclos. 
2. 
as máquinas térmicas permitem a conversão de trabalho em calor de 
forma automática, em qualquer temperatura, para um ciclo 
termodinâmico. 
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. 
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. 
uma característica das máquinas térmicas é o recebimento de calor, 
normalmente, a temperaturas de trabalho muito baixas. 
8. Pergunta 8 
/1 
Leia o trecho a seguir: 
“A eficiência de um ciclo de máquina térmica depende de como são executados os 
processos individuais que compõem o ciclo. O trabalho líquido e a eficiência do ciclo 
podem ser maximizados com o uso de processos que exijam o mínimo de trabalho e 
resultem no máximo de trabalho, ou seja, usando processos reversíveis. Portanto, não 
é surpresa que os ciclos mais eficientes sejam reversíveis, isto é, ciclos compostos 
inteiramente de processos reversíveis.”Fonte: MORAN, M. J. et al. Princípios de 
termodinâmica para engenharia. 8. ed. Rio de Janeiro: LTC, 2018, p. 216. 
Considerando essas informações e o conteúdo estudado sobre propriedades dos ciclos 
de potência de Carnot, analise as afirmativas a seguir e assinale V para a(s) 
verdadeira(s) e F para a(s) falsa(s). 
I. ( ) Para um ciclo de Carnot inverso, as magnitudes e o sentido das transferências de 
energia permanecem iguais. 
II. ( ) Um ciclo de refrigeração de Carnot executado por um gás em um conjunto 
cilindro-pistão é um ciclo inverso. 
III. ( ) No processo de compressão isotérmica do ciclo de Carnot inverso, o gás sofre 
trabalho enquanto transfere calor. 
IV. ( ) Um efeito de refrigeração pode ser realizado em um ciclo se uma quantidade 
líquida de trabalho for extraída do sistema. 
Agora, assinale a alternativa que apresenta a sequência correta: 
Ocultar opções de resposta 
1. 
F, V, V, F. 
Resposta correta 
2. 
F, F, V, V. 
3. 
V, F, F, V. 
4. 
V, F, V, F. 
5. 
F, V, F, V. 
9. Pergunta 9 
/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, F, V, V. 
2. 
V, V, F, F. 
3. 
V, F, V, F. 
Resposta correta 
4. 
F, V, F, V. 
5. 
F, V, V, F. 
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. 
As asserções I e II são proposições verdadeiras, mas a II não é uma 
justificativa correta da I. 
4. 
A asserção I é uma proposição verdadeira, e a II é uma proposição falsa. 
5. 
A asserção I é uma proposição falsa, e a II é uma proposição verdadeira.