EXERCÍCIOS DE MAQUINAS TÉRMICAS

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1. A eficiência do motor de um automóvel é igual a 30%. Se o combustível que consome tem uma energia de 35.000 KJ/kg, qual é a quantidade de energia mecânica (trabalho útil) que o motor transforma com 1kg de combustível?
E. 10.500 KJ
2. Um sistema de caldeira + turbina de uso industrial consome um material combustível de 1.000 KJ/ton. A caldeira foi abastecida com 15 toneladas de material combustível, e 7.000 KJ de energia térmica perderam-se na atmosfera. Qual foi a energia ou o trabalho líquido obtidos com essa quantidade de combustível?
B. 8.000.000 J
3. A partir do sistema de caldeira + turbina industrial, que consome um material combustível de 1.000 KJ/ton e foi alimentada com 15 toneladas de material combustível, e 7000 KJ de energia térmica perderam-se na atmosfera, determine o rendimento dessa caldeira.
E. 53%
4. O calor transferido de uma fornalha a uma máquina térmica é de 80 KJ. Se a máquina obteve uma potência mecânica de 1 KW durante 50 segundos, qual é o rendimento dessa máquina térmica?
A. 0,625
5. Um motor de carro consome um combustível que tem 30.000 kJ/kg. Se o motor tem uma potência de 120 HP e um rendimento de 30%, em quanto tempo o motor estará funcionando à plena carga, se é alimentado com 5kg de combustível?
B. 8,4 minutos
1. Por definição, uma máquina térmica é aquela que consegue transformar energia térmica em _________________________________.
C. energia mecânica.
2. Para ser realizado trabalho (W) em uma máquina térmica, existe uma condição inicial a ser atendida. Que condição é essa?
E. A temperatura da fonte fria tem que ser menor que a da fonte quente.
3. Uma determinada máquina térmica tem como definição que a sua transferência de energia ocorre em um sistema fechado e que os elementos que a compõem são móveis. Qual a classificação dessa máquina?
D. Máquina térmica de deslocamento positivo.
4. Um motor absorve 10.000 J e realiza um trabalho de 3.000 J a cada ciclo. Qual será o calor dissipado em cada ciclo?
B. 7.000 J.
5. Uma máquina produz 2.400 J de trabalho mecânico e rejeita 4.200 J de calor em cada ciclo. Qual será o valor de calor fornecido a cada ciclo e sua eficiência energética em percentual?
A. 6.600 J  e 36,36%.
1. O que caracteriza um ciclo como ideal é a __________ dos processos.
D. reversibilidade
2. Em um ciclo ideal de compressão, no caso o ciclo Diesel, o processo  fornece:
C. calor a uma pressão constante.
3. Quais os fatores que determinam o rendimento térmico de uma máquina térmica ideal?
B. TL e TH
4. No ciclo completo de um gás ideal é correto afirmar que:
A. todo o calor absorvido pelo gás foi utilizado para a realização do trabalho, não havendo contribuição para a alteração da energia interna do sistema.
5. Sabemos que o ciclo de compressão Diesel, é composto por quatro etapas. Considerando a ordem das etapas do ciclo, elas são respectivamente:
E. compressão isentrópica, fornecimento de calor, expansão isentrópica e rejeição de calor.
1. A linha principal de um sistema de distribuição de ar comprimido tem uma extensão de 120 m. A pressão máxima de operação é de 7,0 barg e a temperatura é de 35 °C. sabendo que a perda de carga do sistema não deve ultrapassar 0,04 bar, determine o diâmetro mais indicado para o tubo, sabendo que a vazão volumétrica é de 0,05 m^3/s.
A. 100 mm.
2. A vazão volumétrica na descarga de um compressor é de 900 l/min, sob pressão de 6,5 barg e temperatura de 50 °C. O ar de admissão está a 35 ºC e a pressão atmosférica local é de 1 bar. Calcule a vazão volumétrica real, em l/min, e padronizada, em Nm^3/s, respectivamente.
B. 6463 e 0,102.
3. Um compressor rotativo tem um volume deslocado de 1 l/rotação. Determine sua vazão volumétrica, em l/min, para uma rotação de 900 RPM.
A. 900. 
4. Qual tipo de compressor seria melhor recomendado para aplicações que exigem uma alta relação de pressão?
C. Alternativo.
5. Qual o tipo de compressor que poderia ser recomendado em aplicações com alta vazão sem necessidade de alta relação de pressão?
A. Centrífugo.
1. Qual o conceito de volume deslocado em uma máquina térmica?
C. É o volume deslocado pelo pistão, dentro do cilindro, do ponto morto inferior (PMI) para o ponto morto superior (PMS).
2. Qual dos elementos abaixo não é considerado no volume deslocado de um compressor ideal?
B. Espaço morto.
3. O espaço que fica entre o ponto morto superior (PMS) e o cabeçote do compressor é denominado:
A. Câmara de combustão.
4. Quais são as informações necessárias para o cálculo do volume deslocado (m3/h) em um compressor alternativo?
D. Curso do pistão, rotação do motor, diâmetro do cilindro, indicador do tipo de efeito e número de cilindros em paralelo.
5. Calcule o volume do cilindro deslocado para um compressor alternativo, de simples efeito, com as seguintes especificações técnicas:
Número de cilindros: 7
Diâmetro dos pistões: 29,3 mm
Rotação máxima: 8.000 rpm
Deslocamento dos pistões: 2,2 mm
Considere utilizar 4 dígitos após a vírgula.
E. 5,1744.
1. O volume morto corresponde ao espaço entre:
C. ponto morto superior e cabeçote.
2. A correlação existente entre o espaço morto e a relação volumétrica é dada pela seguinte equação:
E. (espaço morto / volume deslocado) x 100.
3. Para o cálculo da eficiência volumétrica, que fatores são considerados?
D. Percentual do volume morto, relação pressão de descarga e pressão de sucção, coeficiente de pressão isentrópica e fator de compressibilidade na entrada e na descarga do compressor.
4. Nas máquinas térmicas, temos um fator que influencia diretamente, para obtermos diferentes variações de volume morto. Que fator é esse?
A. Geometria da máquina.
5. Os compressores rotaivos com alta eficiência volumétrica são:
B. palheta e parafuso.
1.Um ciclo Otto ideal modelado como "ar padrão frio" tem uma razão de compressão de 12:1. Determine a eficiência térmica do ciclo.​​​​​​​​​​​​​​
B. 63%
2. Um ciclo Diesel ideal operando com "ar padrão frio" é comprimido de 3L para 0,15L e, em seguida, é expandido o processo de fornecimento de calor a uma pressão constante para 0,45L. Dessa maneira, a eficiência desse ciclo é:​​​​​​​​​​​​​​
D. 61%.
3. Um motor possui quatro cilindros em linha, cada um com um diâmetro de 76mm, um curso de 55mm e uma razão de compressão de 10:1. Qual a cilindrada aproximada desse motor (cc) e o volume da câmara de combustão em cm3 , respectivamente?​​​​​​​​​​​​​​
A. 1000 e 27,7.
4. Um ciclo Diesel ideal modelado com "ar padrão frio" opera em uma razão de compressão de 24 e uma razão de corte de 1,5, produzindo 300kW de potência. Sabendo que, ao final do tempo de admissão, o ar se encontra a 80kPa e 12°C, determine a temperatura máxima do ar, em Kelvin, e a taxa de fornecimento de calor para esse ciclo, em kW, respectivamente. Considere calores específicos constantes à temperatura ambiente.​​​​​​​​​​​​​​
E. 1524 e 432,4.
5. Acerca dos MCIs quatro-tempos e dois-tempos, assinale a alternativa correta.
C. Motores quatro-tempos são menos poluentes em relação aos motores dois-tempos, pois, nos primeiros, ocorre a queima apenas da mistura de ar e combustível, ao passo que, nos segundos, o óleo lubrificante está presente na mistura de ar e combustível durante a queima.
1. Em um ciclo Brayton ideal, o ar é comprimido de 95 kPa e 25°C para 1.100 kPa. Sob condições de ar padrão frio, determine a eficiência do ciclo.​​​​​​​
A. 50%.
2. O diagrama da figura T-s mostra o efeito da razão de compressão sobre o ciclo Brayton ideal. ​​​​​​​​​​​​​​
C. Em aplicações nas quais o peso da instalação é um fator limitante, é preferível operar com a razão de compressão do ciclo 1-2-3-4-1 do que a do ciclo 1-2’-3’’-4’’-1.
3. Considere um ciclo Brayton ideal executado entre os limites de pressão de 1.200 kPa e 100 kPa e os limites de temperatura de 20°C a 1.000°C, modelado como ar padrão frio. O trabalho líquido produzido do ciclo é:
A. 387 kJ/kg.
4. Determine a razão de compressão para o máximo trabalho por unidade de massa em um ciclo Brayton ideal com temperaturas máxima e mínima de 27 e 1.200°C, respectivamente, e modelado como ar padrão frio.​​​​​​​
E. 12,5.5. Determine a razão de compressão para o máximo trabalho por unidade de massa em um ciclo Brayton ideal com temperaturas máxima e mínima de 25 e 900°C, respectivamente, e modelado como ar padrão frio.​​​​​​​
A. 11.
1. A energia por unidade de massa necessária para comprimir um gás é denominada:
B. trabalho específico.
2. Um compressor admite ar ambiente a 15 °C e na pressão de 1 barg; na descarga, o ar está a 155 °C e a pressão de 4 barg; o ar é descarregado em uma tubulação à velocidade de 60m/s; o fluxo de massa pelo compressor é de 90kg/min. Calcule a potência requerida por esse compressor, admitindo que ele esteja perfeitamento isolado.
A. 213,8 kW.
3. Um determinado compressor em operação tem uma potência requerida de 213,8 kW. Sabendo que o trabalho específico para comprimir esse gás é de 142,5 kJ/kg, determine a vazão nesse instante.
E. 1,5 kg/s.
4. Calcule o trabalho específico de compressão em um processo de compressão isotérmica, no qual o ar é admitido na pressão de 100 kPa, e na descarga o ar está à pressão de 400 kPa. O fluxo de massa pelo compressor é de 90 kg/min, adotando a densidade do ar de 1,22 kg/m3.
A. 113,6 kJ/kg.
5. A diferença entre o trabalho de expansão e o trabalho de compressão é denominado:
E. trabalho líquido​​​​​​​.
1. A eficiência volumétrica ocorre em máquinas que atuam por meio do deslocamento de volume dentro de um cilindro. O volume total do cilindro é composto pelo volume deslocado e pelo volume morto. Dessa forma, há dois tipos de eficiência volumétrica:
D. Espaço nocivo e efetiva.
2. Os fatores considerados para o cálculo da eficiência volumétrica são os seguintes:
B. Percentual do volume morto; a relação pressão de descarga e pressão de sucção; coeficiente de pressão isentrópica; fator de compressibilidade na entrada e na descarga do compressor.
3. Em relação à eficiência volumétrica, a eficiência do espaço nocivo é definida como:
A. a resultante da expansão do gás que permanece no espaço nocivo.
4. O valor da eficiência volumétrica efetiva é obtido pela seguinte equação:
C. (vazão de admissão/vazão nominal do cilindro) x 100.
5. Os fluxos gerados na área de compressão são chamados de: 
E. fluxo radial de compressão e fluxo radial de expansão.
1. De acordo com a definição de compressores, podemos afirmar que:
D. o  compressor consegue elevar a pressão de um elemento por meio de um gás ou escoamento gasoso.
2. Quanto à classificação dos compressores, eles são definidos como de deslocamento positivo e dinâmicos. Analisando o principio de trabalho do compressor dinâmico, podemos afirmar que ela é considerada uma máquina:
B. de fluxo.
3. Os  fluidos apresentam diversas propriedades quanto à compressão. Qual a relação entre duas propriedades que podemos afirmar que estão presentes em todos os fluidos?
E. Temperatura de ebulição e pressão de saturação.
4. Ao escolhermos um compressor para uma aplicação, quais são os fatores a serem considerados?
C. Máxima vazão, máxima pressão e potência.
5. Foi solicitada a escolha de um compressor dinâmico para ser utilizado em um sistema industrial. Qual característica é preponderante nesse tipo de compressor?
A. É apropriado para sistemas que necessitam de grandes vazões.
1. Quanto ao princípio de funcionamento do compressor dinâmico e de deslocamento positivo, é possível afirmar que:
D. o de deslocamento positivo atua por meio da redução de volume;  e  o dinâmico, por meio do princípio de fluxo.
2. Assinale a alternativa que completa corretamente a afirmativa: ​​​​​​​ "Os compressores de palhetas, lóbulos e parafusos atendem a classificação de compressores _________."
B. rotativos.
3. Ao selecionar um compressor para uma determinada aplicação, é preciso considerar vários critérios. No entanto, a análise começa por meiode dois deles. Esses critérios são:
E. pressão na descarga e vazão de gás aspirado.
4. Sabe-se que nos compressores a diferença de densidade entre a admissão e a descarga é bastante significativa, ou seja, a variação de pressão pode chegar até 300 kPa.
​​​​​​​Considerando essa afirmação, qual seria o valor inicial de pressão (kPa) admissível para a operação dos compressores?
A. 10 kPa.
5. Quando um compressor consegue atingir o desempenho máximo de vazão e o desempenho máximo de pressão, pode-se dizer que a máquina atingiu...
C. o ponto ótimo de sua eficiência.
1. Qual das afirmações abaixo é condizente com o enunciado de Kelvin-Planck da segunda lei da termodinâmica?
C. Uma máquina precisa rejeitar calor.
2. A primeira lei da termodinâmica (lei da conservação de energia) afirma que:
A. no ciclo realizado o estado inicial é igual ao estado final.
3. Relativo às afirmações, qual delas seria um dos motivos para atuarmos no controle de capacidade de um compressor?
B. Controlar o fluxo do processo.
4. Considerando um processo de carga e descarga de um compressor, qual o número máximo de válvulas que conseguimos acionar em sequência?
E. Cinco.
5. Todos os métodos de controle de capacidade dos compressores têm como principal objetivo:
D. manter constante o valor de uma variável no processo.
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