Exercicios Teóricos de TermoBásica Exame UNIP

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Exercícios de Termodinâmica Básica – EXAME - UNIP 
 
1 - Para que os ciclos termodinâmicos tenham seu funcionamento correto é necessário que o calor seja transferido entre dois 
reservatórios térmicos com diferentes temperaturas, pois somente através desse gradiente é que teremos deslocamento de 
energia térmica. De acordo com as leis da física esse deslocamento segue o decréscimo do gradiente, isto é, a energia térmica 
sempre será transferida do reservatório de maior temperatura para o de menor, nunca ao contrário. Dentre os ciclos 
termodinâmicos podemos destacar os de refrigeração que são utilizados em equipamentos como refrigeradores, 
condicionadores de ar e bombas de calor. Esses ciclos são capazes de promover a troca térmica de calor no sentido contrário, 
isto é, do reservatório de menor temperatura para o reservatório de maior temperatura. 
 
 Com base nos ciclos de refrigeração analise as seguintes afirmações: 
 
a – Os ciclos termodinâmicos de refrigeração são inviáveis na prática pois violam as leis da física. 
b – Os ciclos termodinâmicos de refrigeração só são capazes de promover a troca térmica entre o reservatório frio e o 
reservatório quente devido à adição de energia mecânica. 
c – De acordo com a Lei de Conservação da Energia e da Primeira Lei da Termodinâmica a quantidade de energia mecânica 
adicionada em um ciclo de refrigeração é igual a quantidade de energia rejeitada pelo ciclo menos a quantidade de energia 
térmica adicionada nele. 
d – Diferentemente de um refrigerador as bombas de calor são ciclos termodinâmicos de potência, cujo coeficiente de 
performance está relacionado com a quantidade de calor rejeitada no reservatório quente. 
 
Das afirmações acima podemos dizer que estão corretas: 
 
a) Somente a afirmação b e d 
b) Somente a afirmação c 
c) As afirmações b, c e d 
d) As afirmações b e c CORRETA 
e) Todas as afirmações 
 
2 - Um grupo de estudos buscou nas tabelas de um livro de termodinâmica o valor da energia interna de uma determinada 
substâcia que se encontra no estado de vapor superaquecido. O grupo obteve a informação de que alguns livros não fornecem 
os valores da energia interna específica u na região do vapor superaquecido, uma vez que essa propriedade pode ser 
rapidamente calculada por meio de uma expressão que utiliza outras propriedades fornecidas na tabela. O grupo verificou que 
esse era o caso. Considerando h como a entalpia, p a pressão e v o volume específico, o grupo aplicou, para obter u, a 
expressão: 
 
Obter u - U = h – PV 
Obter entalpia - H = u + PV 
QUESTÃO ERRADA NO SISTEMA DA UNIP, SE CAIR PEÇA REVISÃO DA PROVA!! 
Estão aceitando U = h + PV como correta 
 
3 - Qual é a massa, em quilogramas, de 1 litro de ar sabendo que sua massa específica é de 1 kg/m
3
? 
 
R = 0,001 
 
4 - Máquinas térmicas reais são menos eficientes que máquinas térmicas reversíveis quando operam entre os mesmos dois 
reservatórios de energia térmica. A desigualdade de Clausius, enunciada por Rudolf Julius Emanuel Clausius (1822-1888), físico e 
matemático alemão, um dos fundadores dos conceitos da termodinâmica, essa equação é a base para o desenvolvimento do 
conceito de Entropia, e é aplicado a qualquer ciclo a despeito do(s) corpo(s) a partir do qual o ciclo recebe energia térmica ou 
para os quais o ciclo rejeita energia em forma de calor. Ela representa o conceito dos ciclos reais (< 0) e teóricos (= 0). 
Com base na desigualdade de Clausis identifique a afirmações incorretas. 
I – Para ciclos reversíveis, σciclo terá um valor positivo, sendo que quanto maior seu valor numérico, maior será o efeito da 
irreversibilidade presente no sistema. 
II – Para o ciclo de Carnot, σciclo terá um valor nulo. 
III – A desigualdade de Clausius apresenta o sentido do processo, consequentemente consegue apresentar os ciclos que são 
impossíveis e para isso o valor de σciclo deverá ser nulo. 
IV – A desigualdade de Clausius, apesar de grande importância no estudo teórico da termodinâmica, não é capaz de predizer o 
sentido do processo, sendo assim apenas utilizada para o desenvolvimento da propriedade Entropia. 
a) I, III 
b) I, IV 
c) III, IV 
d) II, IV 
e)I,III,IV CORRETA 
 
 
5 - Um bocal destina-se a acelerar os gases de combustão após uma turbina de um Boeing 747-700. Considerado o processo de 
escoamento do gás no bocal adiabático, assinale a alternativa correta: 
 
a) a entropia do fluxo de gases de combustão na entrada do bocal será igual à da saída 
b) a entropia do fluxo de gases de combustão na saída do bocal será menor que na entrada 
c) a entropia do fluxo de gases de combustão na saída do bocal será maior que na entrada. CORRETA 
d) a entropia do fluxo de gases de combustão irá depender da troca de calor que ocorre no bocal 
e) é impossível determinar em qual ponto a entropia será maior 
 
6 - O ciclo de potência mostrado na figura abaixo possui rendimento de 20%. Pode-se afirmar que: 
 
 
a) 
��
�
 = 5 
b) QH = 0,2 QL 
c) 
��
�
 = 0,2 
d) 
��
��
 = 5 
e) 
��
�
 = 5 CORRETA 
 
7 – O ciclo de potencia mostrado na figura abaixo possui rendimento de 50%. Pode-se afirmar que: 
 
 
a) 
��
�
 = 2 
b) QH = 0,5 QL 
c) 
��
�
 = 2 CORRETA 
d) 
��
��
 = 0,5 
e) 
��
�
 = 2 
 
8 – Questão sobre ciclo de Carnot 
 
De acordo com esse gráfico podemos dizer que: 
I - Este ciclo de Carnot é comporto por um conjunto de processos 1-2-3-4 que representam respectivamente uma expansão 
isotérmica reversível, uma expansão adiabática reversível, uma compressão isotérmica reversível e uma compressão adiabática 
reversível. 
II - Os ciclos teóricos de Carnot representam os ciclos com máxima eficiência. 
III – A região no gráfico onde ocorre o processo de 3 para 4 é onde encontra-se a caldeira, havendo uma grande quantidade de 
energia térmica rejeitada, logo sendo um processo isotérmico, onde a temperatura de 3 é igual a temperatura de 4. 
IV – A região no gráfico onde ocorre o processo de 2 para 3 é onde encontra-se a turbina, onde está ocorrendo a expansão 
adiabática reversível e consequentemente a liberação de potência. 
Das afirmações abaixo estão corretas: 
 
a) I, II, III 
b) I, III, IV 
c) II, IV 
d) I, IV 
e) I, II, IV CORRETA 
 
9 - Um conjunto cilindro-êmbolo contém amônia na forma de líquido saturado. O êmbolo pode deslizar no interior do cilindro livremente e 
sem atrito. Fornece-se calor ao conjunto. 
 
Assinale a alternativa correta: 
a) A temperatura da amônia aumenta enquanto houver líquido no cilindro. 
b) O volume específico da amônia permanece constante. 
c) A pressão da amônia permanece constante enquanto houver líquido no cilindro. CORRETA 
d) A pressão da amônia aumenta durante o processo. 
e) Nenhuma das alternativas anteriores é verdadeira 
 
 
10 - A figura abaixo (Temperatura x volume específico) mostra, para uma dada pressão, o comportamento da água em suas 
fases de líquido comprimido a vapor superaquecido. São dados os pontos a, b, c e d sob a linha de pressão constante. 
 
 
 
A - O volume específico do ponto a é maior que o volume específico do ponto c, já que, para maiores temperaturas, há um 
aumento na agitação térmica molecular e o vapor superaquecido apresenta também um decréscimo em sua massa específica. 
B - Os pontos b, c e d estão encontram-se na temperatura e pressão de saturação, isto é, neste caso a substância passa da fase 
líquida para a vapor numa pressão de 1 MPa e sem que haja alteração na temperatura de 179,91°C. 
C - Os pontos b e d correspondem aos estados de vapor saturado e líquido saturado, respectivamente. 
D - O ponto a encontra-se na região de vapor superaquecido, sendo que a temperatura está acima do ponto de ebulição para a 
pressão de 1 MPa. 
E - Dado o título de 80% para o ponto c, seu volumeespecífico é de aproximadamente 0,20 m³/kg. 
 
11 - O conceito de trabalho é amplamente conhecido dos estudos da mecânica, que o descreve em termos de força e 
deslocamento. Porém, a definição da mecânica não pode aplicar-se de forma estrita na Termodinâmica, sendo, portanto, 
necessário descrever como uma determinada quantidade de substância produz, ou recebe, força por meio de um processo de 
compressão ou expansão de um gás. Com isso é possível expressá-lo por meio das propriedades do sistema. 
Vamos considerar um gás que se encontra confinado em um sistema cilindro-pistão. 
 É evidente que o gás realiza um trabalho ao deslocar a fronteira do sistema à distância dx, apesar da resistência das forças 
exteriores. 
No caso considerado, cada um dos 5 kg de gás que estão dentro do conjunto cilindro-pistão realiza um trabalho de 50 kJ para o 
deslocamento do pistão desde a posição x1 até a posição x2. Considerando que durante o processo a redução de energia interna 
é de 40 kJ/kg, e que as variações de energia cinética e potencial são desprezíveis; analise as afirmações abaixo e verifique a 
alternativa correta. 
 
 
I-Durante a expansão, cada quilograma de gás absorve 10 kJ de energia em forma de calor da vizinhança. 
II-Durante a compressão o sistema composto pelo gás no interior do cilindro libera 150 kJ de energia na forma de calor para a 
vizinhança. 
III-Durante o processo de expansão o sistema absorve da vizinhança 150 kJ de energia na de calor. 
IV-Durante a expansão o sistema composto pelo gás no interior do cilindro absorve 50 kJ de energia na forma de calor da 
vizinhança. 
V- Durante o processo o sistema não troca energia na forma de calor com a vizinhança. 
 
Estão corretas as afirmações: 
A - I e IV 
B - I e III 
C - II e III 
D - II e V 
E - III e V 
 
12 - A caldeira para geração de vapor é um dos equipamentos energéticos mais importantes em uma planta de geração... 
 
De acordo com a descrição prévia, podem ser feitas as seguintes afirmações: 
 
I - Os pontos 1, F e G estão sob a mesma temperatura de 295°C, o qual chamamos de temperatura de saturação para a pressão 
de trabalho da caldeira. 
II - Para um ponto da região de mistura cujo título seja de 0,9, a energia interna é aproximadamente 2470 kJ/kg 
III - O título do vapor no ponto G é igual a 1 
IV - No ponto F termina o processo de mudança de fase líquida para a fase vapor 
V – O processo da substância entre os estados F e G ocorre à pressão e temperatura constante 
 
São enunciados falsos: 
A - Os enunciados II e IV 
B - Os enunciados I e IV 
C - Os enunciados I e III 
D - Só o enunciado IV 
E - Só o enunciado V 
 
13 - No primeiro bimestre estudamos a Primeira Lei da Termodinâmica e vimos o balanço de energia. Porém, esse balanço de 
energia não é capaz de nos mostrar o sentido que os processos ocorrem. Para isso necessitamos da Segunda Lei da 
Termodinâmica. 
Nenhum processo ocorre sem que atenda a 1° e 2° Lei da Termodinâmica. 
As máquinas térmicas são dispositivos cíclicos onde o fluido de trabalho volta ao seu estado inicial ao fim de cada ciclo. Em uma 
parte do ciclo o trabalho pelo fluido enquanto que em uma determinada parte o trabalho é realizado sobre o fluido. Com isso, é 
possível determinar o trabalho líquido realizado por essa máquina térmica. Já a eficiência depende de como são executados os 
processos individuais e estes podem ser maximizados usando processos reversíveis. 
Essas relações de eficiência e coeficientes de performance máximos só é válido devido ao corolário de Carnot. 
Na prática os ciclos reversíveis não existem, pois irreversibilidades associadas a cada processo não podem ser eliminadas. O 
estudo dos ciclos reversíveis é importante para que possamos identificar o ponto de máximo desempenho e consequentemente 
buscamos melhorias aos processos reais a fim de nos aproximar ao máximo desses valores. 
 
O ciclo reversível mais estudado é o Ciclo de Carnot, proposto em 1824 pelo engenheiro francês Sadi Carnot, chamada máquina 
térmica de Carnot, que é um ciclo teórico capaz de mostrar a eficiência máxima que um ciclo termodinâmico pode atingir. 
De acordo seus conhecimentos ciclo de potência de Carnot podemos dizer que: 
 
I - Este ciclo de Carnot é composto por um conjunto de processos que representam uma expansão isotérmica reversível, uma 
expansão adiabática reversível, uma compressão isotérmica reversível e uma compressão adiabática reversível. 
II - Os ciclos teóricos de Carnot representam os ciclos com máxima eficiência, isto é, 100% de eficiência. 
III – A região no gráfico onde ocorre o processo de compressão adiabática reversível é onde encontra-se a caldeira, havendo 
uma grande quantidade de energia térmica adicionada, e por isso a temperatura de final é tão superior a temperatura inicial. 
IV – A região no gráfico onde ocorre o processo de expansão adiabática reversível é onde encontra-se a turbina, onde está 
ocorrendo a liberação de potência. 
 
Das afirmações abaixo estão corretas: 
A - I, II, III 
B - I, III, IV 
C - II, IV 
D - I, IV 
E - I, II, IV