AOL 3 Sistemas Térmicos e Fluidomecânicos

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Pergunta 10
Leia o trecho a seguir:
“Considerando o princípio de funcionamento dos motores a combustão, o ciclo ideal usado para 
modelar a turbina a gás é o ciclo Brayton. A turbina a gás pode operar em um ciclo aberto ou 
em um ciclo fechado, diferentemente dos demais motores”.
Fonte: KROOS, K.A.; POTTER, M.C. Termodinâmica para engenheiros. 1. ed. São Paulo: Trilha, 
2016, p. 149. (Adaptado).
Considerando essas informações e o conteúdo estudado sobre ciclomotores a gás, pode-se 
afirmar que, uma diferença entre o ciclo aberto e o fechado é que, nesse último, há a presença 
de um componente adicional, ou seja, de um(a):
TROCADOR DE CALOR
Pergunta 9
“O ciclo Brayton ideal é composto por quatro processos análogos ao ciclo Rankine, porém, sem 
mudanças de fase do fluido de trabalho. Há um processo de compressão isentrópica no 
compressor, aquecimento isobárico no combustor, uma expansão isentrópica na turbina e um 
resfriamento isobárico no trocador de calor”.
Fonte: KROOS, K.A.; POTTER, M.C. Termodinâmica para engenheiros. 1. ed. São Paulo: Trilha, 
2016, p. 149. (Adaptado).
Considerando essas informações e os assuntos estudados no ciclo Brayton, suponha um ciclo de 
potência a gás operando com uma taxa de pressão de 6 e condições de entrada de 20°C e 100 
kPa. Para que haja uma elevação de 1800°C na temperatura, pode-se afirmar que a quantidade 
de entrada de calor no ciclo, corresponde a:
1584 [kJ/kg].
Pergunta 8
“O ciclo Brayton é o ciclo motor cujo fluido de trabalho é um gás, normalmente o ar, que 
movimenta uma turbina para geração de energia. O ciclo Brayton foi o primeiro patenteado 
como um motor de pistão por George Brayton em 1872 e depois, nos anos 1920, como um 
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motor que operou no ciclo Brayton por meio de um compressor e uma turbina”.
Fonte: KROOS, K.A.; POTTER, M.C. Termodinâmica para engenheiros. 1. ed. São Paulo: Trilha, 
2016, p. 315.
Considere um ciclo de potência a gás ideal, com fluxo de 2,5 [kg/s] de massa de ar, que 
apresenta na entrada do compressor uma pressão de 0,1 MPa e temperatura de 25°C, e deixa o 
compressor com uma pressão de cerca de 0,8 MPa. O ar sai do combustor com uma 
temperatura média de 527°C.
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Fonte: KROOS, K.A.; POTTER, M.C. Termodinâmica para engenheiros. 1. ed. São Paulo: Trilha, 
2016, p. 320. (Adaptado).
Considerando essas informações e analisando as propriedades termodinâmicas do sistema, 
pode-se afirmar que a quantidade de calor que entra no combustor é de:
650[kW].
Pergunta 7
Leia o trecho a seguir:
“Uma função necessária à turbina é conduzir o compressor. Somente nos anos 1940 a turbina 
gerou energia suficiente para conduzir o compressor e ter energia adicional para ser 
competitiva com motores de pistão. Se a turbina e o compressor tivessem somente 80% de 
eficiência, um motor de turbina a gás não seria competitivo. À medida que a eficiência 
aumentou, os motores de turbina a gás encontraram diversas aplicações. Talvez a mais comum 
seja o motor de turbina a gás que alimenta as atuais aeronaves comerciais”.
Fonte: KROOS, K.A.; POTTER, M.C. Termodinâmica para engenheiros. 1. ed. São Paulo: Trilha, 
2016, p. 316.
Considere um ciclo de potência a gás ideal, com 3,4 [kg/s] de fluxo de massa de ar, que entra 
em um compressor a uma pressão de 0,1 MPa e temperatura 25°C e deixa-o a uma pressão de 
0,8 MPa. O ar sai do combustor com uma temperatura média de 527°C.
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Fonte: KROOS, K.A.; POTTER, M.C. Termodinâmica para engenheiros. 1. ed. São Paulo: Trilha, 
2016, p. 320. (Adaptado).
Com base nessas informações e analisando o as propriedades termodinâmicas do sistema, 
pode-se afirmar que a temperatura com a qual o ar sai da turbina é:
414K.
Pergunta 6
Leia o trecho a seguir:
“O principal mérito do ciclo padrão a ar consiste em nos permitir examinar qualitativamente a 
influência de várias variáveis no desempenho do ciclo. Os resultados obtidos no ciclo padrão a 
ar, tais como rendimento e a pressão média efetiva, diferirão consideravelmente daqueles 
relativos ao motor real. A ênfase, portanto, na nossa consideração do ciclo padrão a ar está 
principalmente na análise dos aspectos qualitativos”.
Fonte: WYLEN, G.V; SONNTAG, R; BORGNAKKE, C. Fundamentos da Termodinâmica Clássica. 4. 
ed. São Paulo: Blucher, 2013, p. 262.
Analise a figura a seguir:
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Considerando essas informações e o conteúdo estudado sobre o ciclo padrão a gás, pode-se 
afirmar que a sequência que representa os componentes de um gerador de potência a gás 
ideal, representados na figura acima, corresponde à alternativa: 
Compressor, câmara de combustão, câmara de expansão e gerador. 
Pergunta 5
Leia o trecho a seguir:
“A maior diferença entre a turbina a vapor e a turbina a gás, está no combustível utilizado. As 
turbinas a vapor utilizam água como fluido de trabalho, que pode ser reutilizado durante o 
processo, já as turbinas a gás, utilizam combustíveis que liberam diferentes gases durante a 
combustão e que não são reutilizados na produção de trabalho”.
Fonte: KROOS, K.A.; POTTER, M.C. Termodinâmica para engenheiros. 1. ed. São Paulo: Trilha, 
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2016, p. 316. (Adaptado).
Considerando essas informações e o conteúdo estudado sobre os ciclos motores a gás, analise 
as afirmativas a seguir.
I. A turbina a gás real difere do ciclo ideal, devido às irreversibilidades no compressor e na 
turbina e na perda de carga nas passagens do fluido.
II. Na turbina do ciclo motor a gás, o fluido de trabalho apresenta mudança de fase durante o 
processo de geração de energia.
III. O compressor utiliza uma pequena quantidade de trabalho na sua operação, em comparação 
ao trabalho gerado na turbina.
IV. Pode-se melhorar o rendimento do ciclo de turbina a gás pela introdução de um 
regenerador no ciclo de potência.
Está correto apenas o que se afirma em:
I e IV.
Pergunta 4
Leia o trecho a seguir:
“Em um ciclo Brayton simples, é dito como um processo de quase-equilíbrio em um compressor 
ou turbina o processo ideal que proporciona a temperatura mínima na saída para um 
compressor real [...]. As ineficiências na turbina e no compressor são decorrentes 
principalmente das perdas associadas ao fluxo de gases ao redor das pás da turbo máquina. As 
pás são muito complexas e limitam a alta temperatura na turbina”.
Fonte: KROOS, K.A.; POTTER, M.C. Termodinâmica para engenheiros. 1. ed. São Paulo: Trilha, 
2016, p. 315-316.
Considere a figura que representa a modelagem de uma turbina a gás de ciclo fechado, 
operando segundo o ciclo Brayton ideal:
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Fonte: ÇENGEL, Y. A.; BOLES, M. A. Termodinâmica. 5. ed. São Paulo: McGraw-Hill, 2006. 
(Adaptado).
Observando os valores de temperatura na entrada e saída de cada componente e considerando 
 texto c fim do texto com reto p subscrito = 1[kJ/kg.K] constante, e o fluxo de massa igual a 0,5 
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[kg/s], qual alternativa melhor representa o rendimento e a potência líquida da turbina?
44 % e 110 kW. 
Pergunta 3
Leia o trecho a seguir:
“Os motores que utilizam ar como fluido de trabalho operam com a entrada de ar no motor 
antes da compressão e que será expelido imediatamente após a energia mecânica ser 
produzida, conforme ocorre nos motores de carro, caminhão, locomotivas e tanques”.
Fonte: KROOS, K.A.; POTTER, M.C. Termodinâmica para engenheiros. 1. ed. São Paulo: Trilha, 
2016, p. 292-293. (Adaptado).
Considerando essas informações e o conteúdo estudado sobre ciclomotores a gás, pode-se 
afirmar que o diagrama pressão-volume, que representa corretamente o ciclo de potência a gás 
Brayton é:
RESPOSTA 
Pergunta 2
Leia o trecho a seguir:
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“Nos motores de combustão interna, o combustível queima dentro do motor enquanto que nos 
motores de combustão externa, a combustão ocorre na parte externa do aparelho de produção 
de energia. Trata-se de motores que convertem a energia química armazenada no combustível 
em trabalho mecânico”.
Fonte: KROOS, K.A.; POTTER, M.C. Termodinâmica para engenheiros. 1. ed. São Paulo: Trilha, 
2016, p. 292-293. (Adaptado).
Considerando essasinformações e o conteúdo estudado sobre os ciclos motores a gás, analise 
as afirmativas a seguir.
I. O ciclo de Carnot é utilizado como modelo ideal para ciclos de potência a gás de geração de 
energia.
II. Motores Diesel não apresentam vela e a ignição ocorre por compressão, quando o 
cmbustível é injetado no volume de alta temperatura.
III. O motor baseado no ciclo ideal Otto apresenta ignição por faísca e é comumente utilizado 
em automóveis de passeio e motocicletas.
IV. Os motores do ciclo de potência Brayton se caracterizam por apresentarem motores de 
potência movidos a vapor.
Está correto apenas o que se afirma em:
II e III.
Pergunta 1
Leia o trecho a seguir:
“Nos motores térmicos, aqueles que utilizam o calor como fonte de trabalho, a eficiência 
térmica ou rendimento do ciclo de potência a gás é freqüentemente referida como eficiência 
termodinâmica ou apenas eficiência”.
Fonte: KROOS, K.A.; POTTER, M.C. Termodinâmica para engenheiros. 1. ed. São Paulo: Trilha, 
2016, p. 171.
Considerando essas informações e o conteúdo estudado sobre ciclo simples a gás com 
regenerador, pode-se afirmar que o rendimento do ciclo de potência a gás Brayton:
depende da razão entre as pressões de entrada e saída no compressor e, também, da 
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temperatura inicial e de entrada na turbina.
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