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ATIVIDADE 1 – MÁQUINAS TÉRMICAS
Observe a seguir a imagem de um sistema de condicionamento de ar simplificado, muito utilizado em residências e comércios de pequeno porte.
Figura 2.1 – Ar condicionado tipo Split, evaporadora e condensadora 
Fonte: photoroyalty / Freepik.
#PraCegoVer: a imagem mostra um equipamento de ar condicionado do tipo Split. Na parte inferior, mostra a evaporadora; na parte superior, mostra o condensador e, ao lado, um controle remoto de ar-condicionado.
 
Considerando a imagem acima, que mostra um sistema de ar condicionado muito utilizado atualmente, analise as afirmativas a seguir.
I. A imagem mostra a evaporadora por onde é liberado o calor para o ambiente.
II. A imagem mostra uma condensadora por onde entra o calor para que haja alteração de temperatura.
III. A eficiência térmica do ciclo seria uma melhoria, caso o sistema mostrado na figura possuísse um Ciclo de Rankine.
IV. A melhoria no ciclo poderia ser obtida por meio do aumento de trabalho líquido na turbina, para que tivesse maior calor.
Está correto o que se afirma em: 
2 - Em turbinas a gás, é possível acoplar um compressor, possibilitando que exista compressão quando o fluido estiver passando pelo compressor. Após a compressão, o fluido deverá seguir para uma câmara de combustão; depois disso, haverá trabalho com o fluido, que restará e será encaminhado para a turbina, representando um Ciclo de Brayton.
 
Considerando o que está apontado acima, justifica-se que o Ciclo de Brayton pode ser utilizado em sistemas abertos e fechados, sendo:
3 - É possível determinar a eficiência térmica de um Ciclo de Rankine com base nas temperaturas existentes no fluido de trabalho utilizado pelo sistema. Levando-se em consideração que a caldeira que faz parte do sistema não atua com sua capacidade máxima, e a operação da água como fluido tem temperaturas entre 30ºC e 350ºC. 
 
Considerando que a energia que sai na posição 1 (h1) seja igual a 180,53; a energia que entra na posição 2 (h2) seja igual a 193,43; a energia que entra na posição 3 (h3) seja igual a 2001,67 e a energia que sai na posição 4 (h4) seja igual a 1679,98, analise as afirmativas a seguir. 
I. A eficiência térmica do ciclo é superior a 50%.
II. A eficiência térmica do ciclo é inferior a 13%.
III. A eficiência térmica do ciclo é de 17%.
IV. A eficiência térmica do ciclo é diferente de 31%.
Está correto o que se afirma em:
4 - O Ciclo de Rankine é um tipo de ciclo termodinâmico largamente utilizado em motores a vapor e em turbinas a vapor. Esse ciclo funciona por meio do trabalho mecânico retirado de um fluido em movimento dentro do sistema. Considerando o Ciclo de Rankine, assinale a alternativa que apresenta definição correta sobre o assunto.
5 - Leia o trecho de Santos (2020, p. 1) a seguir.
“O modelo matemático é esboçado [...], partindo da definição dos volumes de controle, seguido da modelagem de cada componente. Sete volumes de controle compõem o ciclo de refrigeração de compressão de vapor único, são eles: compressor (cp), desuperaquecimento do condensador (ds), condensação (cs) e zonas de sub-resfriamento (sc), dispositivo de expansão (xd) e zonas do evaporador, fervura (bo) e superaquecimento (sh). ”.
 
SANTOS, R. M. dos. Caracterização e modelagem de sistema condicionador de ar tipo split com baixo impacto ambiental. Rio de Janeiro, PUC, 2020. Disponível em: https://www.puc-rio.br/ensinopesq/ccpg/pibic/relatorio_resumo2020/download/relatorios/CTC/MEC/MEC-Rodrigo%20Moreira%20dos%20Santos.pdf . Acesso em: 27 jan. 2023.
 
Com base no apresentado, analise as asserções a seguir e a relação proposta entre elas.
 
I. Por meio da modelagem matemática, é possível identificar e analisar energias existentes no ciclo, equacionando o seu balanço.
PORQUE:
II. Pela verificação dos equipamentos presentes no Ciclo de Rankine, ao utilizar a modelagem matemática, é possível determinar a eficiência térmica desse ciclo.
 
A respeito dessas asserções, assinale a opção correta. 
6 - Leia o excerto de Oliveira e Santos (2018, p. 2) a seguir.
 
“Não é possível reestabelecer exatamente os estados iniciais do sistema e sua vizinhança. As principais irreversibilidades ocorrem na bomba e na turbina devido a variação da entropia, gerando tanto o aumento, como a diminuição da mesma.”
 
OLIVEIRA, A. B. F.; SANTOS, F. L. dos. Influência dos parâmetros na eficiência do ciclo de Rankine Regenerativo. 2018. 13 f. Trabalho de conclusão de curso (Bacharelado em Ciência e Tecnologia) — Universidade Federal Rural do Semiárido - UFERSA, Mossoró, 2018. Disponível em: https://repositorio.ufersa.edu.br/bitstream/prefix/4403/2/AnaBFO_ART.pdf . Acesso em: 27 jan. 2023.
 
Com base no excerto apresentado, avalie as afirmações a seguir.
I. O Ciclo de Rankine é composto por equipamentos, como a bomba por onde entra trabalho, por exemplo.
II. A caldeira faz parte do Ciclo de Rankine, nela sai calor para o ambiente em que o sistema está situado.
III. A turbina é outro equipamento que faz parte do Ciclo de Rankine, por ela entra trabalho, assim como na bomba.
IV. O Ciclo de Rankine possui condensador por onde passa o fluido, havendo redução de temperatura e perda de calor.
É correto o que se afirma em:
7 - Leia o excerto de Sordi et al. (2021, p. 7) a seguir.
“A eficiência das turbinas a gás aumenta com a escala da máquina. [...] Para tanto as características do ciclo Brayton, como temperatura na câmara de combustão, relação de compressão, eficiências do compressor e turbina, variaram respectivamente entre 900ºC a 1100ºC [...]. A eficiência do ciclo Brayton variou entre 28% a 32%.”
 
SORDI et al. Gaseificação de biomassa e célula a combustível: sistema com célula tipo PEMFC. In: Brazilian Congress of Thermal Sciences and Engineering – ENCIT, 11., 2006, Curitiba. Anais eletrônicos […]. Curitiba, 2006. Disponível em: http://www.proceedings.scielo.br/pdf/agrener/n6v1/066.pdf . Acesso em: 27 jan. 2023.
 
Considerando as informações do texto, bem como o fato de que o Ciclo de Brayton deverá manter o equilíbrio energético, é correto afirmar que:
8 - Leia o trecho de Braga (1997, p. 263) a seguir.
“A formulação mais antiga da segunda lei da termodinâmica, devida a Sadi Carnot em 1824 , é uma formulação fenomenológica, que se baseia no funcionamento de máquinas térmicas, mais especificamente no funcionamento de uma máquina térmica representada pelo ciclo de Carnot. ”
 
BRAGA, J.P. A formulação ab-initio da segunda lei da termodinâmica. Química Nova, Belo Horizonte, v. 21, n. 4, p. 499-503, 1998. Disponível em: https://www.scielo.br/j/qn/a/9sH7QbjTxQRdhPpKwZv8jxP/?lang=pt&format=pdf.  Acesso em: 27 jan. 2023.
 
Com base no apresentado, analise as asserções a seguir e a relação proposta entre elas.
 
I. A temperatura dentro de um Ciclo de Carnot poderá ser mantida constante, havendo, assim, um ciclo real.
PORQUE:
II.O aumento do rendimento de um Ciclo Real de Carnot é independente de fontes quentes ou frias finitas existentes durante o processo.
 
A respeito dessas asserções, assinale a opção correta.
9 - Leia o excerto de Oliveira e Santos (2018, p. 2) a seguir.
“O ciclo de Rankine em seu funcionamento mais simples possui o arranjo [...]. A caldeira é um equipamento que recebe calor de uma fonte externa e por meio do processo de convecção aquece o fluido de trabalho, preferencialmente com a menor oscilação de pressão possível, até o mesmo atingir o estado de vapor saturado.”
 
OLIVEIRA, A. B. F.; SANTOS, F. L. dos. Influência dos parâmetros na eficiência do ciclo de Rankine Regenerativo. 2018. 13 f. Trabalho de conclusão de curso (Bacharelado em Ciência e Tecnologia) — Universidade Federal Rural do Semiárido - UFERSA, Mossoró, 2018. Disponível em: https://repositorio.ufersa.edu.br/bitstream/prefix/4403/2/AnaBFO_ART.pdf . Acesso em: 27 jan. 2023.
 
Considerando as informações do texto, bem como o fato de que o Ciclo de Rankine é um ciclo de potência, é correto afirmar que a alteração entre estados ocorre devido:
10 - O Ciclo de Carnot opera por meio de processos que são denominados como reversíveis,sendo eles: dois processos isotérmicos e dois processos adiabáticos, que são processos de expansão e de compressão. É importante saber que os processos reversíveis podem ser desfeitos, permitindo-se que o sistema retorne à condição inicial sempre que possível.
 
Considerando o que está apontado acima, o Ciclo de Carnot é baseado nas Leis da Termodinâmica; com base nisso, a primeira e a segunda lei da termodinâmica defendem que:
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