Fundamento da Termodinâmica AVA-OL 04

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Fundamentos da Termodinâmica
Avaliação On-Line 4 (AOL 4) - Questionário
10/10
Conteúdo do exercício
Conteúdo do exercício
1. Pergunta 1
/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:
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1. 
F, V, V, F.
Resposta correta
2. 
V, F, F, V.
3. 
V, F, V, F.
4. 
F, F, V, V.
5. 
F, V, F, V.
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:
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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 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. 
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
4. 
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.
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
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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:
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1. 
V, F, F, V.
2. 
F, F, V, V.
3. 
F, V, F, V.
4. 
V, V, F, F.
5. 
V, F, V, F.
Resposta correta
4. Pergunta 4
/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: 
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1. 
I e IV.
2. 
II e III.
3. 
III e IV.
Resposta correta
4. 
I, II e III.
5. 
I, II e IV.
5. Pergunta 5
/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: 
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1. 
um ciclo de potência irreversível pode apresentar o máximo de eficiência térmica, desde que opere entre os mesmos reservatórios.
2. 
todos os ciclos de potência reversíveis operando entre os mesmos reservatórios térmicos têm a mesma eficiência térmica.
Resposta correta
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.
6. Pergunta 6
/1
Os processos ocorrentes em uma usina de energia a vapor são suficientemente complexos, de modo que são necessárias algumas idealizações para o desenvolvimento de modelos termodinâmicos para os componentes da usina e para a usina como um todo. O estudo desses modelos, mesmo os simplificados, pode conduzir a conclusões importantes sobre o desempenho das usinas reais correspondentes. 
Considerando essas informações e o conteúdo estudado sobre modelos termodinâmicos para sistemas de potência a vapor, pode-se afirmar que: 
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1. 
a grande maioriadas usinas de potência a vapor de larga escala utiliza fluidos de trabalho diferentes da água, já que esse fluido é muito reativo, evapora com facilidade e pode danificar os componentes mecânicos. 
2. 
o estudo desses modelos mais simplificados dificilmente ajudará a conduzir conclusões importantes sobre o desempenho das usinas reais correspondentes, dependendo de outros parâmetros.
3. 
mesmo em sistemas simplificados, as perdas inevitáveis por transferências de calor que ocorrem entre os componentes das plantas e suas vizinhanças devem ser cuidadosamente consideradas na análise.
4. 
um modelo de ciclo termodinâmico simplificado que opera segundo o ciclo de Rankine pode ser desenvolvido desconsiderando dois componentes principais do ciclo de Carnot: a turbina e o condensador.
5. 
os modelos termodinâmicos permitem, no mínimo, uma dedução qualitativa sobre como as alterações nos principais parâmetros de operação afetam o desempenho real do sistema.
Resposta correta
7. Pergunta 7Crédito total dado
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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: 
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1. 
2, 1, 3, 4.
2. 
4, 3, 1, 2.
3. 
3, 4, 2, 1.
4. 
1, 3, 4, 2.
Resposta correta
5. 
2, 1, 4, 3.
8. Pergunta 8
/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: 
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1. 
as máquinas térmicas utilizam o fluido de trabalho de onde o calor é absorvido para o interior do sistema durante a operação do ciclo. 
2. 
uma característica das máquinas térmicas é o recebimento de calor, normalmente, a temperaturas de trabalho muito baixas.
3. 
as máquinas térmicas permitem a conversão de trabalho em calor de forma automática, em qualquer temperatura, para um ciclo termodinâmico.
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. 
os dispositivos especiais de conversão de trabalho absorvem o calor excedente dos reservatórios térmicos e operam em ciclos.
9. Pergunta 9
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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: 
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1. 
II e IV.
2. 
II e III.
3. 
I e IV.
Resposta correta
4. 
I e II.
5. 
I, III e IV.
10. Pergunta 10
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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: 
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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, e a II é uma justificativa correta da I.
Resposta correta
4. 
As asserções I e II são proposições verdadeiras, mas a II não é uma justificativa correta da I.
5. 
A asserção I é uma proposição falsa, e a II é uma proposição verdadeira.