AOL 4 Fundamentos da termodinamica

Prévia do material em texto

Conteúdo do exercício 
1. Pergunta 1Crédito total dado 
/1 
Leia o trecho a seguir: 
“O dispositivo ou instalação que melhor se ajusta à definição de máquina 
térmica é a usina de potência a vapor, que é uma máquina de combustão 
externa. Ou seja, a combustão ocorre fora da máquina e a energia térmica 
liberada durante esse processo é transferida para o vapor sob a forma de 
calor.”Fonte: ÇENGEL, Y. A.; BOLES, M. Termodinâmica. 7. ed. Porto Alegre: 
AMGH, 2013, p. 280. 
Considerando essas informações e o conteúdo estudado sobre as 
características de uma usina a vapor, analise os termos disponíveis a seguir 
e os associe a suas respectivas características: 
1) Calor de entrada. 
2) Calor de saída. 
3) Trabalho de entrada. 
4) Trabalho de saída. 
( ) Quantidade de calor fornecida ao vapor na caldeira a partir de uma fonte 
à alta temperatura. 
( ) Quantidade de trabalho necessária para comprimir a água até a pressão 
da caldeira. 
( ) Quantidade de trabalho realizado pelo vapor à medida que se expande na 
turbina. 
( ) Quantidade de calor rejeitada pelo vapor no condensador para um 
reservatório à baixa temperatura. 
A seguir, assinale a alternativa que apresenta a sequência correta: 
Ocultar opções de resposta 
1. 
1, 3, 4, 2. 
Resposta correta 
2. 
3, 4, 2, 1. 
3. 
4, 3, 1, 2. 
4. 
2, 1, 4, 3. 
5. 
2, 1, 3, 4. 
2. Pergunta 2 
/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 
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 
2. 
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. 
3. 
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. 
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. 
5. 
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. 
3. Pergunta 3 
/1 
Uma limitação significativa no desempenho de sistemas percorrendo ciclos 
de potência pode ser avaliada utilizando-se o enunciado de Kelvin–Planck 
da segunda lei. Dessa forma, para qualquer sistema executando um ciclo de 
potência enquanto opera entre dois reservatórios, somente uma parcela da 
transferência de calor pode ser obtida como trabalho, com a remanescente 
devendo ser descarregada por transferência de calor para o reservatório 
com menor temperatura. 
Considerando essas informações e o conteúdo estudado sobre os aspectos 
da segunda lei em ciclos de potência, pode-se afirmar que: 
Ocultar opções de resposta 
1. 
todos os ciclos de potência reversíveis operando entre os 
mesmos reservatórios térmicos têm a mesma eficiência 
térmica. 
Resposta correta 
2. 
um ciclo de potência irreversível pode apresentar o máximo de 
eficiência térmica, desde que opere entre os mesmos 
reservatórios. 
3. 
todos os processos de um ciclo irreversível são executados 
perfeitamente, e o rendimento máximo real deste ciclo é igual à 
unidade. 
4. 
um ciclo é considerado reversível quando existem 
irreversibilidades dentro do sistema, à medida que ele percorre 
o ciclo. 
5. 
a eficiência térmica de um ciclo de potência irreversível é 
sempre maior que a eficiência térmica de um ciclo de potência 
reversível. 
4. Pergunta 4 
/1 
Leia o trecho a seguir: 
“A eficiência global dos veículos aumentou consideravelmente ao longo dos 
anos, principalmente em virtude dos aperfeiçoamentos em aerodinâmica, 
materiais e controles eletrônicos. Entretanto, o consumo médio de 
combustível dos veículos novos permanece na faixa de 8 a 9 quilômetros 
por litro, por causa da crescente tendência dos consumidores em optar por 
carros maiores e menos econômicos, caminhonetes e veículos utilitários 
esportivos.”Fonte: ÇENGEL, Y. A.; BOLES, M. Termodinâmica. 7. ed. Porto 
Alegre: AMGH, 2013, p. 531. 
Considerando essas informações e o conteúdo estudado sobre eficiência 
térmica nos ciclos de potência, analise as asserções a seguir e a relação 
proposta entre elas. 
I. Os quatro componentes de uma usina a vapor podem ser tratados como 
sistemas abertos, mas o sistema total composto por esses componentes é 
tratado como fechado. 
Porque: 
II. Embora haja fluxo de massa com a entrada e saída de vapor dos 
componentes do ciclo, no sistema conjunto não há transferência de massa e 
a variação da energia interna total do ciclo é igual a zero. 
A seguir, assinale a alternativa correta: 
Ocultar opções de resposta 
1. 
A asserção I é uma proposição verdadeira, e a II é uma 
proposição falsa. 
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. 
As asserções I e II são proposições verdadeiras, e a II é uma 
justificativa correta da I. 
Resposta correta 
5. 
A asserção I é uma proposição falsa, e a II é uma proposição 
verdadeira. 
5. Pergunta 5 
/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. 
III e IV. 
Resposta correta 
2. 
I e IV. 
3. 
I, II e III. 
4. 
I, II e IV. 
5. 
II e III. 
6. Pergunta 6 
/1 
Um ciclo de Carnot pode, a princípio, operar em diferentes formas, e 
diversos fluidos de trabalho podem ser usados, como um gás ou uma 
substância com mudança de fase. Uma vez que a produção de calor no ciclo 
é reversível, quaisquer dosprocessos de transferência são reversíveis, 
podendo ser representados a partir de gráficos que relacionem esses 
processos. 
Considerando essas informações e o conteúdo estudado sobre as 
propriedades de um ciclo de Carnot reversível, pode-se afirmar que: 
Ocultar opções de resposta 
1. 
a área sob o gráfico p"-" V do ciclo representa os trabalhos 
realizados pelo gás ou sobre o gás durante os processos de 
expansão e compressão. 
Resposta correta 
2. 
um ciclo de Carnot corresponde a um ciclo real dos processos 
executados em relação a um fluido de trabalho, como um gás 
puro. 
3. 
a eficiência do ciclo pode ser calculada a partir da área sob o 
gráfico p-T que o gás executa durante o processo de expansão 
adiabática. 
4. 
a eficiência de um ciclo de Carnot pode ser melhorada ao tentar 
aproximá-lo de um ciclo real com irreversibilidades internas. 
5. 
uma máquina de Carnot pode operar trocando calor com um 
único reservatório térmico, já que executa trabalho interno. 
7. Pergunta 7 
/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 proposições verdadeiras, mas a II não é 
uma justificativa correta da I. 
2. 
As asserções I e II são falsas. 
3. 
A asserção I é uma proposição falsa, e a II é uma proposição 
verdadeira. 
4. 
As asserções I e II são proposições verdadeiras, e a II é uma 
justificativa correta da I. 
5. 
A asserção I é uma proposição verdadeira, e a II é uma 
proposição falsa. 
Resposta correta 
8. Pergunta 8 
/1 
A inevitável escassez das fontes de energia não renováveis e seus efeitos 
adversos na saúde humana e no meio ambiente tem despertado interesse 
pela abertura de novos caminhos pelos quais se possa produzir a 
eletricidade que precisamos, em especial o aumento do uso de fontes 
renováveis. Ainda assim, a produção de energia na primeira metade do 
século XXI vai se basear, principalmente, nos meios já disponíveis, uma vez 
que o estabelecimento de novas tecnologias requer décadas de estudos e 
grandes investimentos. 
Considerando essas informações e o conteúdo estudado sobre as 
perspectivas energéticas e a distribuição de energia, analise as afirmativas a 
seguir. 
I. Para se levar em conta precisamente o custo total da usina de energia, 
torna-se pouco relevante considerar os custos envolvidos em todas as fases, 
desde o estabelecimento das fontes até os impactos na saúde. 
II. A captura, o tratamento e o descarte apropriado de efluentes e resíduos, 
incluindo o armazenamento de longo prazo, devem ser objeto de análise do 
planejamento da usina de energia. 
III. Embora o fomento à geração de energia sustentável e renovável 
dependa de regulamentações e políticas públicas, ainda será mais viável nos 
próximos anos o consumo das fontes não-renováveis. 
IV. As usinas de energia são mais bem idealizadas com base em um ciclo de 
vida, e não através da visão restrita apenas da fase de operação da usina. 
Está correto apenas o que se afirma em: 
Ocultar opções de resposta 
1. 
II e IV. 
Resposta correta 
2. 
III e IV. 
3. 
I e III. 
4. 
I e II. 
9. Pergunta 9 
/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. 
4, 3, 1, 2. 
2. 
1, 2, 3, 4. 
3. 
1, 4, 2, 3. 
Resposta correta 
4. 
3, 4, 2, 1. 
5. 
2, 1, 4, 3. 
10. Pergunta 10 
/1 
Os corolários de Carnot, ou princípios de Carnot para a segunda lei, 
estabelecem as ideias básicas para as determinações do rendimento 
máximo entre os ciclos de potência e aspectos de desempenho entre os 
componentes desses sistemas. 
Considerando essas informações e o conteúdo estudado sobre os princípios 
de Carnot para os ciclos de potência, analise as afirmativas a seguir e 
assinale V para a(s) verdadeira(s) e F para a(s) falsa(s). 
I. ( ) Sob as mesmas condições, o trabalho líquido desenvolvido pelo ciclo 
irreversível será menor que no ciclo reversível. 
II. ( ) Em ciclos irreversíveis, o rendimento térmico pode ser maior que em 
um ciclo reversível, desde que a escolha do fluido de trabalho seja 
apropriada. 
III. ( ) Todos os processos de um ciclo reversível são executados 
perfeitamente e apresentam a mesma eficiência para quaisquer processos. 
IV. ( ) A eficiência de Carnot limita, também, a eficiência de turbinas eólicas 
na geração de eletricidade. 
Agora, assinale a alternativa que apresenta a sequência correta: 
Ocultar opções de resposta 
1. 
V, V, F, V. 
2. 
F, V, V, F. 
3. 
F, V, F, V. 
4. 
V, F, F, V. 
5. 
V, F, V, F.