TERMODINÂMICA APLICADA 111 (Recuperação Automática)

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TERMODINÂMICA APLICADA
	
		Lupa
	 
	
	
	
	 
	
	DGT1106_202007065557_TEMAS
	
	
	
		Aluno: MARCUS ALEXANDRE RIBEIRO DOS SANTOS
	Matr.: 202007065557
	Disc.: TERMODINÂMICA APLI 
	2023.1 FLEX (G) / EX
		Prezado (a) Aluno(a),
Você fará agora seu TESTE DE CONHECIMENTO! Lembre-se que este exercício é opcional, mas não valerá ponto para sua avaliação. O mesmo será composto de questões de múltipla escolha.
Após responde cada questão, você terá acesso ao gabarito comentado e/ou à explicação da mesma. Aproveite para se familiarizar com este modelo de questões que será usado na sua AV e AVS.
	03528TERMODINÂMICA DE SOLUÇÕES
	 
		
	
		1.
		 (CESPE/MPU - 2015 - Adaptado) Nem sempre é possível medir as propriedades termodinâmicas para todas as composições e temperaturas de interesse de um sistema. Modelos podem ser muito úteis para a compreensão do comportamento das soluções, do ponto de vista físico-químico. O enfoque usualmente empregado para a previsão das propriedades termodinâmicas das soluções consiste em modelar a variação da propriedade associada ao processo de mistura. De forma geral, os modelos mais comuns são focados em obter descrições da energia livre de Gibbs das fases, soluções ou misturas. A Figura I ilustra o gráfico do coeficiente de compressibilidade (Z) do CH4(g) em função da pressão para duas temperaturas distintas (T1 e T2), e a Figura II representa o diagrama de fases desse mesmo composto.
Fonte: CESPE/MPU - Analista do MPU - Perícia - Especialidade: Engenharia Química Processo -  
 
A partir das figuras apresentadas, julgue os itens que se seguem.
I. Na temperatura T2, o CH4(g), a 200 bar de pressão, ocupará um volume superior ao estimado pela equação dos gases ideais, o que demonstra que as forças atrativas predominam sobre as forças repulsivas.
II. Infere-se da situação mostrada na Figura I que T1 é maior que T2.
III. O CH4 não pode ser liquefeito por simples compressão à temperatura de 150 K, uma vez que o ponto B, na Figura II, corresponde à temperatura crítica desse gás.
IV. Na temperatura e pressão correspondentes ao ponto A da Figura II, o potencial químico do metano gasoso é superior ao do metano líquido.
Estão corretas APENAS as afirmativas:
	
	
	
	II e IV.
	
	
	I, II e III.
	
	
	II, III e IV.
	
	
	III e IV.
	
	
	I e II.
	Data Resp.: 12/05/2023 14:16:19
		Explicação:
A opção correta é: II e IV.
	
	
	 
		
	
		2.
		(CESGRANRIO - Petrobras - 2010 - Adaptado) Nem sempre é possível medir as propriedades termodinâmicas para todas as composições e temperaturas de interesse de um sistema. Modelos podem ser muito úteis para a compreensão do comportamento das soluções, do ponto de vista físico-químico. O enfoque usualmente empregado para a previsão das propriedades termodinâmicas das soluções consiste em modelar a variação da propriedade associada ao processo de mistura. De forma geral, os modelos mais comuns são focados em obter descrições da energia livre de Gibbs das fases, soluções ou misturas. O gráfico abaixo representa a variação do fator de compressibilidade (Z) em função da pressão para um mesmo gás em diversas temperaturas.
Fonte: Castelan, G. Fundamentos de Físico-Química ¿. Rio de Janeiro: LTC, 1986 (adaptado).
 
Analisando o gráfico, conclui-se que:
	
	
	
	a 200 K, o gás se comporta como ideal numa faixa maior de pressões do que em qualquer outra temperatura.
	
	
	A 600 atm, o gás se afasta mais da idealidade a 1000 K do que a 500 K.
	
	
	à medida que se aumenta a temperatura, as forças atrativas são intensificadas.
	
	
	a 1000 K, o gás se comporta como ideal para todas as pressões acima de 600 atm.
	
	
	a 624 K, o gás se comporta como ideal numa faixa maior de pressões que a 500 K.
	Data Resp.: 12/05/2023 14:16:57
		Explicação:
A opção correta é: a 200 K, o gás se comporta como ideal numa faixa maior de pressões do que em qualquer outra temperatura.
O desvio da idealidade de um gás real pode ser quantificado pelo coeficiente de compressibilidade Z, definido pela razão entre o volume molar (ou específico) do gás real e o volume molar do gás na situação de gás ideal. Assim:
· Quando Z=1, o gás se comporta como gás ideal e as interações intermoleculares não existem ou são desprezíveis.
· Quando Z<1, os efeitos de atração entre as moléculas são predominantes no sistema.
· Quando Z>1, prevalecem os efeitos de repulsão.
	
	
	03525SISTEMAS TERMODINÂMICOS
	 
		
	
		3.
		
	
	
	
	Ao longo da linha de pressão constante AB, a substância primeiramente passa da fase sólida para a fase líquida, a uma determinada temperatura, e depois da fase líquida para a de vapor, a uma temperatura mais alta.
	
	
	O ponto triplo é definido como o estado no qual as três fases podem coexistir em equilíbrio.
	
	
	O ponto triplo é resultado da projeção da linha tripla presente na superfície p-v-T.
	
	
	A linha de sublimação termina no ponto crítico porque não existe uma distinção clara entre as fases líquida e vapor acima desse ponto.
	
	
	As regiões bifásicas presentes na superfície p-v-T se reduzem a linhas, quando projetadas sobre o plano apresentado.
	Data Resp.: 12/05/2023 14:18:23
		Explicação:
A linha de sublimação termina no ponto triplo e não no ponto crítico. O ponto triplo é o ponto de equilíbrio das fases sólida, líquida e vapor. As linhas nesse diagrama representam as regiões bifásicas de transição entre fases.
	
	
	 
		
	
		4.
		(Fonte: POTTER, M. C., SCOTT, E. P. Ciências Térmicas: termodinâmica, mecânica dos fluidos e transmissão de calor. Tradução Alexandre Araújo, et al; revisão técnica Sérgio Nascimento Bordalo. São Paulo: Thomson Learning, 2007, p.21.)
 
A análise de sistemas termodinâmicos envolve a análise de diversas propriedades, inclusive, de propriedades intensivas.
	
	
	
	Densidade
	
	
	Energia cinética
	
	
	Massa
	
	
	Volume
	
	
	Quantidade de movimento
	Data Resp.: 12/05/2023 14:21:22
		Explicação:
	
	
	03526TRABALHO E CALOR
	 
		
	
		5.
		O vapor de água executa o ciclo 1-2-3-4-1.
Qual é a quantidade de calor introduzida no sistema para a realização do ciclo?
	
	
	
	51,6 kJ/kg
	
	
	105 kJ/kg
	
	
	153 kJ/kg
	
	
	127 kJ/kg
	
	
	0 kJ/kg
	Data Resp.: 12/05/2023 14:23:00
		Explicação:
Gabarito: 153 kJ/kg
Justificativa:
Para o ciclo: ∮δq=∮δw∮δ�=∮δ�
O trabalho é igual numericamente a área interna ao ciclo.
Da tabela de dados termodinâmicos:
Então, para o ciclo:
	
	
	 
		
	
		6.
		(Petrobras / 2010) Uma turbina a vapor é capaz de gerar 2150kW2150��. Para tanto, ela opera com vapor de água a 2000kPa2000��� e 300°C300°� em sua alimentação e descarrega vapor saturado em um condensador a uma pressão de 10kPa10���. A vazão mássica de vapor que passa por ela é
	
	
	
	2,3 kg/s
	
	
	1,5 kg/s
	
	
	4,9 kg/s
	
	
	22 kg/s
	
	
	15 kg/s
	Data Resp.: 12/05/2023 14:28:46
		Explicação:
Gabarito: 4,9 kg/s
Justificativa: 1ª lei da termodinâmica para a turbina adiabática em regime permanente:
Tabela de dados termodinâmicos:
 
	
	
	03527SEGUNDA LEI DA TERMODINÂMICA
	 
		
	
		7.
		(CESPE/UnB/SGA/SESP/IAPEN/AC - Engenharia Mecânica - 2008 - Adaptado). Do ponto de vista macroscópico, a segunda lei da termodinâmica pode ser entendida como uma lei de evolução no sentido de definir a seta do tempo. Ela define processos reversíveis que ocorrem em um universo em constante equilíbrio, e processos irreversíveis onde o universo evolui de maneira a '"degradar-se"'. Considere os diagramas P-v e T-s para motores de ciclo Otto. Acerca dos processos que ocorrem nesse tipo de motor, julgue as asserções a seguir.
Fonte: CESPE/UnB/SGA/SESP/IAPEN/AC - Engenharia Mecânica, fevereiro de 2008.
 
I- Os processos 0 -1 e 1 - 0 correspondem, respectivamente, aos tempos motor de admissão e exaustão que não são considerados na análise do ciclo ideal, que fica reduzido à região 1 - 2 - 3 - 4 do diagrama.
II- O processo 3 - 4, no qual é realizada uma transformaçãoadiabática, corresponde ao tempo de explosão ou tempo útil, pois é o único em que há efetiva produção de trabalho pelo motor.
III- O processo 1 - 2 é aproximadamente adiabático e ocorre com o pistão se deslocando do ponto morto superior para o ponto morto inferior.
IV- A queima do combustível, representada por uma adição de calor a volume constante, ocorre no processo 2 - 3.
V- A variação de entropia do processo 4 - 1 é maior que zero.
 
Assinale a alternativa que apresenta somente asserções verdadeiras.
	
	
	
	I, II e IV.
	
	
	II, III e IV.
	
	
	II, IV e V.
	
	
	I, IV e V.
	
	
	I, II, IV e V.
	Data Resp.: 12/05/2023 14:30:44
		Explicação:
Interpretação dos diagramas P-v e T-s do ciclo Otto.
	
	
	 
		
	
		8.
		(CESGRANRIO - Petrobras - 2018 - Adaptado) Do ponto de vista macroscópico, a segunda lei da termodinâmica pode ser entendida como uma lei de evolução no sentido de definir a seta do tempo. Ela define processos reversíveis que ocorrem em um universo em constante equilíbrio, e processos irreversíveis onde o universo evolui de maneira a '"degradar-se"'. Um engenheiro de processamento está analisando um ciclo frigorífico que utiliza freon-12 como fluido de trabalho e decide fazer essa análise adotando a hipótese que o ciclo seja ideal. É de conhecimento que no ciclo em análise a vazão mássica de circulação do refrigerante é de 0,02 kg/s, enquanto o coeficiente de eficácia do ciclo de refrigeração e o trabalho no compressor são iguais a 3,5 e 30 kJ/kg, respectivamente. Qual a capacidade, em kW, de refrigeração desse ciclo frigorífico?
	
	
	
	3,0
	
	
	2,4
	
	
	2,1
	
	
	4,2
	
	
	0,6
	Data Resp.: 12/05/2023 14:32:57
		Explicação:
	
	
	03529EQUILÍBRIO EM REAÇÕES QUÍMICAS
	 
		
	
		9.
		(Fonte: Fundação CESGRANRIO - PETROQUÍMICASUAPE, Processo seletivo público, aplicado em 26/07/2009, para o cargo de Engenheiro(a) de Processamento Júnior)
Amônia é produzida pelo processo Haber através de uma reação reversível entre hidrogênio e nitrogênio. O percentual molar de amônia na saída situa-se entre 10% e 15%.
Considerando essas informações, analise as afirmativas a seguir.
1. A elevação da temperatura desloca favoravelmente o equilíbrio.
2. A adição de argônio como gás inerte não afeta o equilíbrio.
3. A elevação da pressão por compressão aumenta o rendimento do processo.
4. O aumento do pH favorece a reação.
Estão corretas as afirmativas:
	
	
	
	I e II apenas.
	
	
	II e III apenas.
	
	
	II, III e IV apenas.
	
	
	I e III apenas.
	
	
	III e IV apenas.
	Data Resp.: 12/05/2023 14:38:19
		Explicação:
O aumento da temperatura desloca o equilíbrio para o lado endotérmico. Como a reação em questão é exotérmica, o aumento da temperatura favorece a formação de reagentes.
A adição de gás inerte não afeta o equilíbrio de uma mistura de gases ideais.
O aumento da pressão favorece a redução do número de moléculas no sistema, ou seja, favorece a formação de amônia.
Não há formação de íon hidrônio no sistema, logo não existe a propriedade pH.
	
	
	 
		
	
		10.
		(Fonte: Fundação CESGRANRIO - Petrobras, Processo seletivo público, aplicado em 08/04/2018, para o cargo de Engenheiro(a) de Processamento Júnior)
A água é uma substância essencial para a vida e pode se decompor em hidrogênio e oxigênio, como representado na equação abaixo, com água na fase vapor.
O valor do ∆Go a 25 °C é, aproximadamente:
	
	
	
	-145 kJ
	
	
	145 kJ
	
	
	483626 kJ
	
	
	457 kJ
	
	
	-457 kJ
	Data Resp.: 12/05/2023 14:38:56
		Explicação: