Fundamentos da Termodinâmica Avaliação On-Line 4 (AOL 4) - Questionário

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1. Pergunta 1
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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, 4, 3.
2. 
2, 1, 3, 4.
3. 
1, 3, 4, 2.
Resposta correta
4. 
3, 4, 2, 1.
5. 
4, 3, 1, 2.
2. Pergunta 2
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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. 
II e IV.
Resposta correta
2. 
I e III.
3. 
I e II.
4. 
III e IV.
3. Pergunta 3
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Leia o trecho a seguir:
“Um desafio de engenharia estimulante e urgente para as próximas décadas é atender com responsabilidade às necessidades de energia a nível nacional e mundial. O desafio tem suas origens na diminuição das fontes economicamente recuperáveis das fontes renováveis de energia, nos efeitos globais das mudanças climáticas e no crescimento populacional.”Fonte: MORAN, M. J. et al. Princípios de termodinâmica para engenharia. 8. ed. Rio de Janeiro: LTC, 2018, p. 350. 
Considerando essas informações e o conteúdo estudado sobre os aspectos de geração de energia no contexto atual, pode-se afirmar que:
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1. 
o gás natural é pouco utilizado nos Estados Unidos para produção de energia, e seu uso tende a diminuir em relação ao carvão, pois ser mais propício às necessidades de aquecimento domiciliar.
2. 
a contribuição atual das fontes de energia eólica, solar, geotérmica, entre outras, na geração de eletricidade, são consideradas ultrapassadas atualmente.
3. 
embora a potência hidroelétrica seja uma fonte renovável, ela não está livre de causar impactos ambientais, como os efeitos adversos na vida aquática dos rios com a barragem.
Resposta correta
4. 
o petróleo constitui a principal fonte de abastecimento renovável para geração de eletricidade em massa, sendo utilizado largamente nos Estados Unidos e Europa.
5. 
a geração de energia por fonte nuclear tende a ser futuramente a mais viável em termos práticos, já que o custo de fabricação das instalações é baixo.
4. Pergunta 4
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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: 
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1. 
A asserção I é uma proposição falsa, e a II é uma proposição verdadeira.
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.
4. 
A asserção I é uma proposição verdadeira, e a II é uma proposição falsa.
Resposta correta
5. 
As asserções I e II são proposições verdadeiras, mas a II não é uma justificativa correta da I.
5. Pergunta 5
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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, F, V, V.
2. 
V, F, F, V.
3. 
F, V, V, F.
Resposta correta
4. 
F, V, F, V.
5. 
V, F, V, F.
6. Pergunta 6
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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: 
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1. 
F, V, F, V.
2. 
V, V, F, F.
3. 
V, F, V, F.
Resposta correta
4. 
F, F, V, V.
5. 
F, V, V, F.
7. Pergunta 7
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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 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 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 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
3. 
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.
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. 
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.
8. Pergunta 8
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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: 
Ocultar opções de resposta 
1. 
As asserções I e II são falsas.
2. 
As asserções I e II são proposições verdadeiras, mas a II não é uma justificativa correta da I.
3. 
As asserções I e II são proposições verdadeiras, e a II é uma justificativa correta da I.
Resposta correta
4. 
A asserção I é uma proposição falsa, e a II é uma proposição verdadeira.
5. 
A asserção I é uma proposição verdadeira, e a II é uma proposição falsa.
9. Pergunta 9
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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. 
os dispositivos especiais de conversão de trabalho absorvem o calor excedente dos reservatórios térmicos e operam em ciclos.
2. 
as máquinas térmicas permitem a conversão de trabalho em calor de forma automática, em qualquer temperatura, para um ciclo termodinâmico.
3. 
uma característica das máquinas térmicas é o recebimento de calor, normalmente, a temperaturas de trabalho muito baixas.
4. 
as máquinas térmicas utilizam o fluido de trabalho de onde o calor é absorvido para o interior do sistema durante a operação do ciclo. 
5. 
trabalho pode ser convertido em calor de forma direta e completa, mas a conversão de calor em trabalho depende de dispositivos especiais.
Resposta correta
10. Pergunta 10
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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, F, V.
3. 
V, F, F, V.
4. 
V, F, V, F.
Resposta correta
5. 
F, V, V, F.