Miniteste_Fevereiro_10_11_Publicado

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Termodinâmica 
 e Transferência de Calor 
 
Recurso 
MIEIG 2010/2011 
 
 
Duração 2h, sala 116, 9h, 31/1/2011 
 
 
1- (1 val.) Os veículos eléctricos e híbridos dispõem de um sistema de regeneração que 
lhes permite gerar energia eléctrica durante as travagens, ficando esta armazenada na 
bateria. Se um veículo com esta capacidade de regeneração pesar 1600 kg, quantos kWh 
de energia consegue no máximo recuperar quando, durante uma travagem de 7 
segundos de duração, reduz a sua velocidade de 80 km/h para 20 km/h? 
R:0.103 kWh 
 
2- (2.5 val.) Um bloco de 50 kg de ferro e um bloco de cobre de 20 kg, ambos a uma 
temperatura de 80 ºC, são mergulhados em simultâneo num tanque com 200 kg de água 
a 20 ºC. (a) Qual a temperatura final de equilíbrio do conjunto ferro, cobre e água? (b) 
Se a massa de água for de tal ordem que a temperatura final de equilíbrio permaneça em 
20 ºC, qual a variação de entropia total deste processo e por que motivo não é igual a 
zero? R: a) 22.1 ºC, b) 0.565 kJ/K 
 
3- (1 val.) Diga quais são as principais diferenças entre um ventilador e uma bomba. 
 
4- (4 val.) A botija do fogão a gás representado na figura está 
inicialmente cheia com 2.5 kg de propano sendo que 10%, em volume, 
está na fase gasosa e o restante volume é ocupado pela fase líquida. 
Usa-se o fogão durante uma hora e a temperatura do propano no 
interior da botija mantém-se constante e igual a 20 ºC durante o 
processo. O poder calorífico inferior do propano é de 46350 kJ/kg e o 
rendimento do fogão é de 45%. A botija de 2.5 kg de propano custa 4.3 
€. (a) Qual a pressão do propano dentro da garrafa e o seu volume 
específico no início do processo? (b) Se numa hora de utilização do fogão se gastarem 
0.11 kg de propano, qual o calor trocado, e o seu sentido, entre o propano e o ambiente? 
(se não resolveu a alínea anterior considere v=0.0021 m3/kg) (c) Qual o custo da 
energia útil em €/kWh? (d) Se a botija tiver de trabalhar no exterior, mesmo durante um 
Inverno, num local onde a temperatura ambiente pode atingir -15 ºC, qual o gás mais 
indicado para se usar neste caso, o propano ou o butano? R: ver folhas de problemas 
 
5-(4 val.) Num ciclo Diesel ideal a ar, no início da compressão T=300K e P= 207 kPa e 
no final do processo de fornecimento de calor T=1450K e P=6900 kPa. Represente o 
ciclo nos diagramas P-v e T-s. Admitindo calores específicos variáveis, determine: (a) A 
taxa de compressão, r; (b) o rendimento do ciclo (se não resolveu a alínea anterior 
assuma r=14); (c) a pressão média efectiva. R: a) 12.6, b) 56%, c) 1114 kP 
 
6- (3 val.) Considere o ciclo ideal de refrigeração com compressão de vapor em que a 
temperatura do condensador é de 46.29 ºC e a temperatura do evaporador é de -15 ºC. 
(a) represente o ciclo, bem como as isotérmicas em causa, no diagrama P-h. (b) 
Determine o coeficiente de desempenho deste frigorífico sendo o fluido utilizado o 
R134a. (c) Se o rendimento isentrópico do compressor for igual a 86.4%, qual a 
temperatura à saída do compressor? R: a) 1.53, b) 60 ºC 
 
v.s.f.f. 
 
 
7- (1 val.) Comente a seguinte afirmação: “A colocação de alhetas numa dada superfície 
aumenta sempre o calor transferido através desta, pois deste modo também se aumenta a 
área de transferência de calor”. 
 
 
8- (3.5 val.) Um iglu é construído na forma 
hemisférica com um raio interior de 1.8 m, 
sendo as paredes de neve compactada com 0.5 
m de espessura. O coeficiente de convecção no 
interior do iglu é de 6 W/(m2⋅ºC) e no exterior é 
de 15 W/(m2⋅ºC). A condutibilidade térmica da 
neve compactada é de 0.15 W/(m⋅ºC). A 
temperatura da calote de gelo onde o iglu 
assenta, Tgelo, é de -20 ºC e tem a mesma 
condutibilidade térmica da neve compactada. (a) Assumindo que o calor corporal dos 
ocupantes é uma fonte contínua de 320 W de potência dentro do iglu, calcule a 
temperatura do ar, Tar, dentro do iglu quando a temperatura do ar exterior, T∞, é de -40 
ºC. (b) Para uma temperatura do ar interior, Tar, de 2 ºC, mantendo-se os restante dados 
constantes, calcule a temperatura da face interior da parede do iglu. 
R: ver folhas de problemas 
O factor de forma de condução de um 
disco de diâmetro D e temperatura T1 
sobre um meio semi-infinito de 
condutibilidade térmica k e tempe-
ratura T2 é igual a 2D.