AOL 2 - Fundamentos da Termodinâmica

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Conteúdo do exercício 
1. Pergunta 1 
/1 
Muitos sistemas de engenharia são projetados para transportar fluidos de um lugar a outro a uma 
vazão, velocidade e diferença de altura especificadas, e o sistema pode produzir trabalho mecânico 
em uma turbina ou pode consumir trabalho mecânico em uma bomba ou ventilador durante o 
processo. Esses sistemas não envolvem conversão da energia nuclear, química ou térmica em 
energia mecânica. 
Considerando essas informações e os conceitos estudados sobre conversão energética em um sistema 
termodinâmico, pode-se afirmar que: 
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1. 
as energias cinética e potencial independem do estado do corpo, sendo propriedades intensivas 
do sistema como um todo. 
2. 
a energia mecânica é a forma de energia que pode ser convertida diretamente em trabalho 
mecânico por um dispositivo ideal. 
Resposta correta 
3. 
as formas sensíveis e latentes de energia interna são definidas como a temperatura, sendo esta 
uma forma de energia térmica. 
4. 
a energia interna associada às ligações atômicas de uma molécula é chamada frequentemente 
de energia nuclear. 
5. 
os sistemas que operam a temperatura constante podem ser analisados mais convenientemente 
desconsiderando os efeitos de atrito. 
2. Pergunta 2 
/1 
Observando que a energia pode ser transferida sob a forma de calor, trabalho e fluxo de massa, e que 
a transferência líquida de uma quantidade é igual à diferença entre as quantidades transferidas na 
entrada e na saída, o balanço de energia total do sistema pode ser escrito por uma diferença entre 
toda a energia que entra no sistema e toda a energia que deixa o sistema por qualquer uma dessas 
formas. 
Considerando essas informações e com base nos conceitos de balanço de energia em um sistema, 
pode-se afirmar que: 
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1. 
o balanço de energia pode ser escrito de forma que o trabalho líquido que entra durante um 
ciclo é igual ao calor líquido que sai. 
2. 
o balanço de energia pode ser expresso em termos de interações de calor e trabalho em um 
sistema fechado com fluxo de massa através das fronteiras. 
3. 
a energia transportada com a massa é zero nos sistemas em que não há escoamento através de 
suas fronteiras. 
Resposta correta 
4. 
o trabalho realizado será positivo mesmo para os sistemas que não envolvem interações de 
trabalho. 
5. 
para um sistema fechado executando um ciclo, os estados inicial e final são idênticos e a 
variação da energia do sistema é maior que zero. 
3. Pergunta 3 
/1 
 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: 
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1. 
F, V, F, V. 
2. 
V, F, V, F. 
Resposta correta 
3. 
V, V, F, F. 
4. 
F, V, V, F. 
5. 
F, F, V, V. 
4. Pergunta 4 
/1 
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: 
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1. 
em um estado de quase equilíbrio, a interpretação da área no diagrama pressão-temperatura 
mostra que o trabalho é propriedade do sistema. 
2. 
para analisar a expansão de um gás em quase equilíbrio, é necessário que a pressão varie 
rapidamente ao longo do volume. 
3. 
os trabalhos de expansão ou compressão reais de um gás na fronteira de um cilindro podem 
ser obtidos precisamente para todo o volume. 
4. 
um processo politrópico é uma descrição analítica de um processo de quase equilíbrio 
relacionando pressão e volume. 
Resposta correta 
5. 
em um estado de não equilíbrio as propriedades intensivas permanecem constantes com a 
posição para um dado tempo. 
5. Pergunta 5 
/1 
 Nas análises de volumes de controle, o balanço de energia da primeira lei é incrementado ao se 
considerar também o princípio de conservação de massa. Assim, o balanço da taxa de massa em 
volumes de controle é a formulação do princípio de conservação de massa normalmente empregada 
em engenharia e estabelece as relações entre o fluxo de massa na entrada e na saída do sistema. 
 Considerando essas informações e tudo o que se estudou sobre o princípio da conservação de massa 
em um volume de controle, analise as afirmativas a seguir e assinale V para a(s) verdadeira(s) e F 
para a(s) falsa(s). 
 I. ( ) A vazão mássica corresponde à taxa temporal de fluxo de massa através das fronteiras de um 
volume de controle. 
II. ( ) A vazão volumétrica é obtida pelo produto entre a área da seção transversal do cilindro no 
escoamento unidimensional e o volume do fluido. 
III. ( ) Para um volume de controle em regime permanente, a quantidade de matéria no interior do 
volume de controle varia continuamente. 
IV. ( ) Para um volume de controle em regime permanente, a situação da massa em seu interior e em 
sua fronteira tende a se alterar com o tempo. 
Agora, assinale a alternativa que apresenta a sequência correta: 
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1. 
V, F, F, V. 
2. 
V, V, F, F. 
Resposta correta 
3. 
F, V, F, V. 
4. 
F, V, V, F. 
5. 
F, F, V, V. 
6. Pergunta 6 
/1 
 Calor e trabalho são grandezas direcionais e, portanto, uma descrição completa das interações de 
calor e trabalho exige a especificação de magnitude e direção. Observe que a grandeza transferida de 
ou para o sistema durante a interação não é uma propriedade, já que a quantidade de tal grandeza 
depende de mais parâmetros além daqueles do estado do sistema. 
Considerando essas informações e o conteúdo estudado sobre as características das interações de 
transferência de energia entre sistema e vizinhanças, analise as asserções a seguir e a relação 
proposta entre elas. 
I. Calor e trabalho são mecanismos de transferência de energia entre um sistema e sua vizinhança e 
ambos estão associados a um processo, não a um estado. 
Porque: 
II. Ao contrário das propriedades, calor ou trabalho não têm significado em um estado. 
A seguir, assinale a alternativa correta: 
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1. 
As asserções I e II são proposições verdadeiras, e a II é uma justificativa correta da I. 
Resposta correta 
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. 
Asasserções I e II são falsas. 
5. 
A asserção I é uma proposição verdadeira, e a II é uma proposição falsa. 
7. Pergunta 7 
/1 
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: 
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1. 
V, F, F, V. 
2. 
F, V, V, F. 
3. 
F, F, V, V. 
4. 
V, F, V, F. 
Resposta correta 
5. 
F, V, F, V. 
8. Pergunta 8 
/1 
Leia o texto abaixo: 
“Métodos baseados em experimentos estão disponíveis para avaliar a transferência de energia sob a 
forma de calor. Esses métodos identificam dois mecanismos básicos de transferência: condução e 
radiação térmica. Além disso, relações empíricas estão disponíveis para avaliar a transferência de 
energia que envolve um modo combinado chamado convecção.”Fonte: MORAN, M. J. et al. 
Princípios de termodinâmica para engenharia. 8. ed. Rio de Janeiro: LTC, 2018, p. 45. 
Considerando essas informações e o conteúdo estudado sobre os conceitos de transferência de calor 
em sistemas fechados, pode-se afirmar que: 
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1. 
se um sistema fechado passa por um processo no qual a variação de energia total é positiva, 
então a transferência de calor deve ser positiva. 
2. 
o aquecimento por contato de uma chapa de alumínio conformada a quente pode ser 
considerado como transferência de calor por radiação. 
3. 
o resfriamento de componentes de computador por uma ventoinha que circula ar no sistema 
pode ser considerado como transferência de calor por condução. 
4. 
se um sistema fechado passa por um processo no qual o trabalho é positivo e a transferência de 
calor é negativa, então a energia total aumenta. 
5. 
se um sistema fechado passa por um processo no qual o trabalho é negativo e a transferência 
de calor é positiva, então a energia total aumenta. 
Resposta correta 
9. Pergunta 9 
/1 
 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: 
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1. 
As asserções I e II são falsas. 
2. 
A asserção I é uma proposição verdadeira, e a II é uma proposição falsa. 
Resposta correta 
3. 
A asserção I é uma proposição falsa, e a II é uma proposição verdadeira. 
4. 
As asserções I e II são proposições verdadeiras, mas a II não é uma justificativa correta da I. 
5. 
As asserções I e II são proposições verdadeiras, e a II é uma justificativa correta da I. 
10. Pergunta 10 
/1 
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: 
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1. 
3, 4, 1, 2. 
2. 
1, 2, 3, 4. 
3. 
4, 3, 2, 1. 
4. 
2, 1, 4, 3. 
5. 
2, 4, 1, 3.