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

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1 - A transferência de calor pode ocorrer somente quando houver uma diferença de temperatura entre um sistema e sua vizinhança. Portanto, é fisicamente impossível existir um processo reversível de transferência de calor. Contudo, um processo de transferência de calor torna-se menos irreversível à medida que a diferença de temperatura entre os dois corpos se aproxima de zero.
Considerando essas informações e o conteúdo estudado sobre os tipos de processos termodinâmicos, analise os termos disponíveis a seguir e os associe a suas respectivas características:
1) Irreversibilidade interna.
2) Processo reversível.
3) Processo irreversível.
4) Processo internamente reversível.
(3) O sistema e todas as partes que compõem a vizinhança não podem ser restabelecidos aos seus estados iniciais exatos após o processo ocorrer. Ocorrem em todo sistema real.
(4) Não existem irreversibilidades dentro do sistema, podendo estar localizadas nas vizinhanças do sistema.
(2) Ocorre quando tanto o sistema quanto sua vizinhança retornam aos estados iniciais após o caminho do processo. São hipotéticos, não podendo existir na realidade.
(1) Se refere aos efeitos que ocorrem dentro do sistema, sendo exclusividade dos processos reais, como atrito e deformação inelástica.
Agora assinale a alternativa correta:
RESPOSTA CORRETA = 3, 4, 2, 1.
2 - A segunda lei da termodinâmica permite que determinadas características de um sistema sejam definidas a partir dos critérios de espontaneidade de seus processos. Assim, a segunda lei configura um dispositivo auxiliar à primeira lei no desenvolvimento de trabalho, e vem sendo utilizada nas mais diversas áreas do conhecimento científico.
Considerando essas informações e o conteúdo estudado sobre os aspectos da segunda lei da termodinâmica, pode-se afirmar que:
RESPOSTA CORRETA = a segunda lei da termodinâmica permite que sejam previstos o sentido dos processos termodinâmicos.
3 - 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:
RESPOSTA CORRETA = 1, 4, 2, 3.
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:
RESPOSTA CORRETA = quando um sistema fechado submetido a um processo internamente reversível recebe energia sob a forma de calor, o sistema experimenta um aumento de entropia.
5 - 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:
RESPOSTA CORRETA = As asserções I e II são proposições verdadeiras, e a II é uma justificativa correta da I.
6 - 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:
RESPOSTA CORRETA = I e IV.
7 - 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:
RESPOSTA CORRETA = As asserções I e II são proposições verdadeiras, e a II é uma justificativa correta da I.
8 - 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 deentropia 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:
RESPOSTA CORRETA = II e IV.
9 - 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:
RESPOSTA CORRETA = transferência de entropia.
10 - 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 durante o 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:
RESPOSTA CORRETA = V, F, V, F.