AOL 4 Fundamentos da Termodinâmica

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AOL 4 – Fundamentos da Termodinâmica
1. Pergunta 1
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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: 
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1. 
I e III.
2. 
II e IV.
Resposta correta
3. 
I e II.
4. 
III e IV.
2. Pergunta 2
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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. 
a eficiência térmica de um ciclo de potência irreversível é sempre maior que a eficiência térmica de um ciclo de potência reversível.
2. 
um ciclo de potência irreversível pode apresentar o máximo de eficiência térmica, desde que opere entre os mesmos reservatórios.
3. 
todos os ciclos de potência reversíveis operando entre os mesmos reservatórios térmicos têm a mesma eficiência térmica.
Resposta correta
4. 
todos os processos de um ciclo irreversível são executados perfeitamente, e o rendimento máximo real deste ciclo é igual à unidade.
5. 
um ciclo é considerado reversível quando existem irreversibilidades dentro do sistema, à medida que ele percorre o ciclo.
3. Pergunta 3Crédito total dado
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Leia o trecho a seguir:
“Desprezar as variações de energia cinética e potencial do fluido de trabalho é uma simplificação normalmente utilizada na análise dos ciclos de potência. Essaé uma hipótese razoável, uma vez que em dispositivos que envolvem trabalho de eixo, como turbinas, compressores e bombas, os termos energia cinética e energia potencial normalmente são muito pequenos com relação aos outros termos.”
Fonte: ÇENGEL, Y. A.; BOLES, M. Termodinâmica. 7. ed. Porto Alegre: AMGH, 2013, p. 488.
Considerando essas informações e o conteúdo estudado sobre a eficiência e rendimento dos processos cíclicos, analise as afirmativas a seguir e assinale V para a(s) verdadeira(s) e F para a(s) falsa(s). 
I. ( ) A eficiência térmica de uma máquina térmica é sempre maior que a unidade, pois o calor das duas fontes são grandezas positivas.
II. ( ) O trabalho líquido de uma máquina térmica é sempre menor que a quantidade de calor fornecida ao sistema.
III. ( ) A eficiência térmica é uma medida do desempenho de uma máquina térmica, sendo uma fração do calor fornecido convertido em trabalho líquido.
IV. ( ) Em máquinas térmicas, um maior rendimento significa um maior gasto com consumo de combustível com menor quantidade de calor rejeitada. 
Agora, assinale a alternativa que apresenta a sequência correta: 
Ocultar opções de resposta 
1. 
F, F, V, F.
2. 
F, V, F, V.
3. 
V, F, V, F.
4. 
F, V, V, F.
Resposta correta
5. 
V, V, F, V.
4. Pergunta 4
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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, 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.
5. Pergunta 5
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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: 
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.
6. Pergunta 6
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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 eficiênciae 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 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.
2. 
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.
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 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. 
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
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. 
3, 4, 2, 1.
2. 
2, 1, 4, 3.
3. 
1, 3, 4, 2.
Resposta correta
4. 
2, 1, 3, 4.
5. 
4, 3, 1, 2.
8. Pergunta 8
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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 dos processos 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 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.
2. 
uma máquina de Carnot pode operar trocando calor com um único reservatório térmico, já que executa trabalho interno.
3. 
a eficiência de um ciclo de Carnot pode ser melhorada ao tentar aproximá-lo de um ciclo real com irreversibilidades internas.
4. 
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
5. 
um ciclo de Carnot corresponde a um ciclo real dos processos executados em relação a um fluido de trabalho, como um gás puro.
9. Pergunta 9
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Leia o trecho a seguir:
“Nossa sociedade não deve apenas gerar a eletricidade necessária para atender a diversas aplicações, mas, também, distribuí-la aos consumidores. A interface entre as atividades de geração e distribuição nem sempre é simples de ser executada. A malha energética atual está se tornando com rapidez em uma relíquia do século XX, susceptível a quedas de energia que ameaçam a segurança e custando bilhões de dólares à economia anualmente.”Fonte: MORAN, M. J. et al. Princípios de termodinâmica para engenharia. 8. ed. Rio de Janeiro: LTC, 2018, p. 358. 
Considerando essas informações e o conteúdo estudado sobre transmissão e distribuição de energia, analise as afirmativas a seguir e assinale V para a(s) verdadeira(s) e F para a(s) falsa(s). 
I. ( ) A principal diferença entre a malha atual e a malha do futuro é a mudança de um foco na transmissão e distribuição de eletricidade para um foco no gerenciamento da eletricidade.
II. ( ) Uma malha do século XXI será equipada para disponibilizar informações em tempo real, sendo capaz de fornecer aos consumidores energia de qualidade, confiável e com acessibilidade em qualquer local e tempo.
III. ( ) A malha energética mundial futura sofrerá poucas modificações em relação à atual, já que, atualmente, a geração de energia promove o uso da eletricidade de modo mais eficiente possível.
IV. ( ) A confiabilidade da energia gerada a partir da malha do século XXI depende muito pouco de políticas públicas que levem empresas e governos a pensarem em termos de eficiência e produção limpa de energia. 
Agora, assinale a alternativa que apresenta a sequência correta: 
Ocultar opções de resposta 
1. 
F, F, V, V.
2. 
F, V, V, F.
3. 
V, F, F, V.
4. 
F, V, F, V.
5. 
V, V, F, F.
Resposta correta
10. Pergunta 10
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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, II e IV.
3. 
I e IV.
4. 
I, II e III.
5. 
II e III