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FLUIDOS E TERMODINÂMICA 1. A pressão manométrica de um líquido a uma profundidade de 1,5 m é 28 kPa. Determine a pressão manométrica do mesmo líquido a uma profundidade de 5,5 m. a) 325,65 kPa b) 102,66 kPa c) 503,45 kPa d) 280,66 kPa e) 184,31 kPa 2. Sabendo – se que 68 g de nitrogênio a 0 ºC ocupa um volume de 4.10-6 m3, assinale a alternativa que apresenta o valor da sua densidade absoluta. 24 kg/cm3 a) 58 g/cm3 b) 17 g/cm3 c) 72 kg/m3 d) 68 g/cm3 3. Um secador elétrico produz 80 W de potência mecânica, assinale a alternativa correta na qual essa energia equivale ao seguinte valor e unidade. a) 40 g.N/m b) 80 kgf.N/m.min c) 80 N.m/s d) 160 kgf.T/s e) 160 kg.s/cm 4. A análise de uma certa quantidade de ar (gás ideal) feita em um laboratório consiste em colocar um gás ideal a 390 K e 98 kPa em um reservatório, feito isso, provoca se um distúrbio no reservatório de maneira que o gás passa a ter uma temperatura de 397 K e 93 kPa. Calcule a variação de volume sofrida pelo gás na execução dessa análise. Dado: R = 0,287 kPa.m3/kg.K. a) ∆V = 0,112 m3/kg b) ∆V = 0,427 m3/kg c) ∆V = 0,083 m3/kg d) ∆V = 0,061 m3/kg e) ∆V = 1,425 m3/kg 5. Sobre os processos reversíveis e irreversíveis considere o seguinte: "Uma garrafa de refrigerante gelada deixada dentro de uma sala aquecida terá sua temperatura aumentada como resultado da transferência de calor." Sobre o que foi descrito acima assinale a alternativa correta. a) O processo é reversível assim como a garrafa aqueceu ela pode espontaneamente gelar novamente. b) O processo é reversível irreversível porque assim como a garrafa aqueceu ela pode espontaneamente gelar novamente. c) O processo é irreversível porque envolve a transferência de calor através de uma diferença de temperatura finita. d) O processo ocorrido dentro da sala é reversível porque a transferência de calor ocorre através de um ponto determinado. e) O processo é irreversível assim como a garrafa aqueceu ela pode espontaneamente gelar novamente e aquecer o ambiente. 6. A temperatura externa onde foi construída uma residência na maior parte do ano permanece em torno de 4 ºC, isso provoca uma perda de calor para o ambiente a uma taxa de 98.000 kJ/h. Para compensar as perdas e manter o interior da residência a uma temperatura 27 ºC utiliza se uma bomba de calor. Se a bomba de calor utilizada tem um COP igual a 1,8, determine a potência consumida pela bomba de calor e a taxa que o calor é removido do ar frio externo respectivamente. a) 55,12 kW; 31.247,3 kJ/h b) 35,24 kW; 23.457,2 kJ/h c) 98,45 kW; 27,546,1 kJ/h d) 15,12 kW; 43.555,6 kJ/h e) 5,365 kW; 98.225,4 kJ/h 7. O ciclo Rankine com reaquecimento não modifica muito o valor do rendimento térmico do ciclo mas aumenta consideravelmente o (a): a) O vapor condensado na entrada da turbina b) A água de reuso da caldeira c) O vapor da câmara de combustão d) O ciclo da bomba e) Trabalho útil 8. O ciclo Rankine é muito utilizado em termoelétricas e uma de suas vantagens que recebe destaque é a sua simplicidade, sua operação altera a fase do fluido de trabalho do estado líquido para vapor. Analise o desenho esquemático de uma usina que produz energia. Os números 1 e 2 da sequência do ciclo podem ser substituidos por: a) 1 - Vapor de baixa pressão condensado. 2 - Vapor de baixa pressão. b) 1 - Água de alta pressão. 2 - Vapor de baixa pressão. c) 1 - Água de baixa pressão. 2 - Vapor condensado. d) 1 - Água de retorno condensada. 2 - Vapor liquefeito de alta pressão. e) 1 - Água de baixa pressão. 2 - Vapor de alta pressão. 9. A massa específica de um cubo de gelo é: a) Igual à da água b) Superior à da água c) Semelhante à do iodo d) Igual à do vapor de gelo e) Inferior à da água 10. O caminhão da figura abaixo está transportando um bloco de granito, qual é a potência transmitida pelo eixo de um motor de caminhão quando o torque aplicado for de 820 N.m e o eixo girar a 4400 rotações por minuto (rpm)? a) 157,65 Mw b) 125,64 N.m c) 289,51 MW d) 341,23 Pa.N e) 377,83 kW 11. Assinale a alternativa correta que apresenta aproximadamente a potência transmitida pelo eixo de um automóvel quando o torque aplicado for de 180 N.m e o eixo girar a 3200 rpm. a) 60,32 kW b) 102,3 kW c) 140,2 kW d) 180,5 kW e) 15,23 kW 12. Uma das câmaras fria de um frigorífico mantém sua temperatura interna a - 7 ºC mantendo os alimentos congelados em seu interior. E para manter os alimentos congelados ela remove o calor a uma taxa de 325 kJ/min enquanto lhe é fornecido 2,75 kW de energia. Qual é o coeficiente de performance COP desse refrigerador e a quantidade de calor rejeitado para o ambiente respectivamente? a) 1,97; 490 kJ/min b) 2,75; 197 kJ/min c) 2,75; 350 kJ/min d) 1,54; 490 kJ/min e) 3,25; 275 kJ/min 13. Um aquecedor industrial fornece 50 kW de calor para uma máquina térmica, o valor do calor que é rejeitado para um reservatório de resfriamento é de 15 kW. Determine a eficiência térmica da máquina e a potência produzida por ela respectivamente. a) 88%; 60 kW b) 70%; 35 kW c) 55%; 50 kW d) 15%: 20 kW e) 60%; 20 kW 14. De toda a energia produzida nos ciclos Rankine convencional e com reaquecimento uma parte dela é utilizada para aquecimento de água a alta pressão para elevar a sua temperatura até o ponto de saturação. Do que foi exposto no texto e com base na figura acima podemos afirmar que: a) Uma das formas de se reduzir essa energia é resfriando a água antes de entrar na caldeira, isso é feito com a mistura de parte do vapor que expande na turbina com a água que sai do reservatorio de alimentação. b) A figura não apresenta um ciclo Rankine regenerado. c) Uma das formas de se reduzir essa energia é aquecendo a água antes de entrar na caldeira, isso é feito com a mistura de parte do vapor que expande na turbina com a água que sai do primeiro estágio da bomba. d) O esquema apresentado está incorreto porque a turbina está invertida e o condensador deveria estar na posição 5 e não entre as posições 7 e 1 e) O esquema da figura está incorreto porque a bomba não pode ficar de maneira alguma entre o reservatório que aquece água e a caldeira. 15. Os motores de ignição elétrica (combustão interna) mais comuns que utilizam o gás como fluido de trabalho utilizam a gasolina, o álcool e o gás natural como combustível, um outro motor que utiliza o gás como fluido de trabalho só que a ignição é feita por compressão são os motores que queimam: a) Óleo diesel. b) Álcool e gasolina (motores flex). c) Gasolina. d) Carvão natural. e) Álcool. 16. Um experimento consiste em forçar uma mola comprimida contra um êmbolo conforme a figura abaixo. A massa do pistão é de 1,85 kg e sua área de seção transversal é de 25 cm , a mola nas condições mostrada exerce uma força de 75 N. Se a pressão atmosférica tiver o valor de 90 kPa qual será a pressão dentro do cilindro? a) 145,58 kPa b) 335,69 kPa c) 127,26 kPa d) 105,78 kPa e) 225,89 kPa 17. Um laboratório tem um sistema cilindro e êmbolo conforme a figura abaixo. O gás no seu interior está com uma pressão de 600 kPa, a pressão atmosférica local é de 100 kPa e a área de seção transversal do cilindro é de 25 cm . Desprezando os atritos determine aproximadamente a massa do êmbolo. a) 187 kg b) 205 kg c) 150 kg d) 127 kg 18. Um cortador de madeira industrial tem um motor com uma potência de 65 kW e uma eficiência térmica de 32,5%. Qual é o consumo de combustível dessa máquina se o poder calorífico do diesel for 47,652 MJ/kg. a) 7,523 km/L b) 0,041 kg/h c) 15,10 kg/h d) 7,821 kg/ e) 11,25 km/h 19. Sobre a variação de entropia de um processo adiabático reversível, sendo o valor de Q igual a zero, a variação de entropia também será zero. Analise as afirmativas abaixo que se relacionam coma entropia e após assinale a alternativa correta. 1 - Se o processo é ao mesmo tempo adiabático e irreversível não podemos afirmar que o valor de ∆S será igual a zero. 2 - Ela poderá ser negativa caso o calor seja adicionado no sistema caso contrário ela será positiva ou nula. 3 - A entropia sendo uma propriedade ela tem valores fixos em estados fixos, assim a variação de entropia ∆S entre dois estados determinados será a mesma independentemente da trajetória, podendo ser ela reversível ou irreversível. a) Há somente duas afirmativas corretas, a segunda e a terceira. b) Há somente duas afirmativas corretas, a primeira e a terceira. c) Todas as afirmativas estão incorretas. d) Todas as afirmativas estão corretas. e) Há somente duas afirmativas corretas, a primeira e a segunda. 20. A temperatura corporal de uma pessoa saudável se mantém em torno de 36,7 oC, essa temperatura nas escalas Rankine e Kelvin valem respectivamente: a) 125,64 e 157,65 b) 157,65 e 889,54 c) 341,23 e 125,64 d) 557,73 e 309,85 e) 289,51 e 341,23 21. No cálculo da densidade relativa de um determinado líquido, o líquido tomado como referência a) Álcool de densidade relativa baixa. b) Óleo lubrificante de densidade relativa conhecida. c) Agua a 4 oC. d) Tetracloreto de carbono TTC a 4 oC. e) Mercúrio por ser relativamente mais denso do que a água. 22. Uma sala bem isolada contém um exaustor de 1,5 HP circulando o ar no seu interior. Qual será o aumento de energia interna depois de 20 minutos de operação? No local não há transferência de calor. a) 5,6893 W b) 1,342 MJ (verificar essa questão, pois as duas respostas foram consideradas corretas) c) 1,5268 MJ d) – 5,6893 W e) – 1,342 MJ (verificar essa questão, pois as duas respostas foram consideradas corretas) 23. Quais as formas de energia capazes de atravessar as fronteiras de um sistema fechado? a) Trabalho e vapor b) Vapor e gás c) Calor e trabalho d) Força elástica e calor e) Força elástica e gás 24. Em um processo industrial é necessário que a temperatura do etano passe de 15 oC para 93oC. Determine sua variação de energia interna. Dado: c = 1,49 kj/kg.K, massa de etano processada 3 kg. a) 348,66 kJ b) 487,01 kJ c) 93,152 kJ d) 145,89 kJ e) 520,97 kJ 25. A escala termodinâmica de temperatura não depende das propriedades das substâncias para medir a temperatura. Numa máquina de Carnot, a quantidade de calor que é fornecida pela fonte de aquecimento e a quantidade cedida à fonte de resfriamento são proporcionais às suas temperaturas absolutas. Baseado nos postulados de Carnot podemos afirmar que: a) Todas as máquinas reversíveis, operando entre dois reservatórios de temperaturas dadas, têm eficiência diferente da máquina de Carnot operando entre as mesmas duas energias conservativas dadas dos reservatórios. b) Algumas máquinas reversíveis funcionam com eficiência 100% semelhante a máquina de Carnot. c) Todas as máquinas reversíveis, operando entre dois reservatórios de temperaturas dadas, têm a mesma eficiência da máquina de Carnot operando entre as mesmas duas temperaturas dadas dos reservatórios. d) Todas as máquinas reversíveis, operando entre duas temperaturas dadas, têm eficiência diferente da máquina de Carnot operando entre as mesmas duas temperaturas dadas das máquinas. e) Algumas máquinas reversíveis, operando entre dois reservatórios, têm eficiência diferente da máquina de Carnot operando entre as mesmas duas energias trocadas pelos reservatórios. 26. Um sistema é definido como a quantidade de matéria ou região no espaço selecionada para estudo. Em relação aos sistemas termodinâmicos podemos afirmar que: a) A superfície que envolve o volume de controle é chama de linha de nível paralelo. b) A superfície que envolve o volume de controle é chamada de linha de nível. c) Uma bombona ou um balão inflável não podem ser considerados volumes de controle. d) Um sistema não tem a capacidade de interagir com sua vizinhança. e) Toda a matéria e o espaço externo ao sistema é chamado de vizinhança. 27. Um tanque industrial mantém em equilíbrio uma mistura de água líquida e vapor de água na temperatura de 220K. A mistura é suportada por um pistão, em determinado momento inicia se um processo a pressão constante ao passo que são transferidos para água 347kJ de calor. Como resultado desse processo uma parte da água transforma se em vapor. Qual é a variação de entropia durante esse processo? a) 1,01 kJ/K b) 1,89 kJ/K c) 4,22 kJ/K d) 1,57 kJ/K e) 7,32 kJ/K 28. Dada a função z (x,y)=x³y, assinale a alternativa correta que apresenta o valor de dz e Δz nos seguintes pontos (1,3) sabendo que Δx = Δy =0,8. a) Δz = 4,25 e dz=7 b) Δz = 3,25 e dz=3 c) Δz = 19,6 e dz=8 d) Δz = 5,68 e dz=1 e) Δz = 15,4 e dz=4 29. Calor é transferido de um reservatório de alta temperatura (900K) para um reservatório de baixa temperatura (350 K) como é demonstrado na figura abaixo. Qual é a variação de entropia dos reservatórios da figura abaixo? a) 1,683 kJ/K b) 0,689 kJ/W c) 0,528 kJ/K d) 0,205 kJ/K e) 0,323 kJ/K 30. Um misturador industrial permanece hermeticamente fechado e dentro contém ar a uma temperatura 35ºC e pressão 320 kPa. Um agitador interno desenvolve 1235 kJ de trabalho no ar. Se os calores específicos forem constantes, determine o aumento de entropia sabendo se que o volume do misturador é de 2,2 m3. Dado: cv = 0,717 kJ/kg.K, Rar = 0,287 kJ/kg.K. a) 1,89 kJ/K b) 0,28 kJ/K c) 8,57 kJ/K d) 2,14 kJ/K e) 3,03 kJ/K 31. A pressão atmosférica é dada como 680mmHg numa localização montanhosa. Converta-a em quilo – pascal (kPa) e metro de coluna em água (m.c.a). Considere SHg= 13,6 e para a água 9,81 kN/m³. a) 10,30 kPa, 1,345 mca b) 42,47 kPa, 5,342 mca c) 55,31 kPa, 3,548 mca d) 42,47 kPa, 10,33 mca e) 90,72 kPa, 9,284 mca 32. O vapor de água é utilizado em um processo industrial com uma temperatura de 250 ºC e pressão de 300 kPa. De acordo com essas características qual é o resultado da igualdade abaixo? Nota: se necessário utilize as tabelas termodinâmicas. a) – 3,21 x 10-3 m3/kg.K ≅ – 3,22 x 10-3 m3/kg.K b) – 1,64 x 10-3 m3/kg.K ≅ – 1,60 x 10-3 m3/kg.K c) – 5,32 x 10-3 m3/kg.K ≅ – 5,30 x 10-3 m3/kg.K d) – 0,32 x 10-3 m3/kg.K ≅ – 0,30 x 10-3 m3/kg.K e) – 7,45 x 10-3 m3/kg.K ≅ – 7,39 x 10-3 m3/kg.K 33. No início de uma tubulação de 20m de comprimento, a vazão é de 250 litros/h. Ao longo deste trecho são instalados gotejadores com vazão de 4 litros/h cada, distanciados de 0,5m. Calcule a vazão no final do trecho. a) 90 L/h b) 54 L/h c) 16 L/h d) 76 L/h e) 29 L/h 34. Uma sala de convenções deve abrigar 250 pessoas para um evento e deseja se saber quantos aparelhos condicionador de ar deve ser ligado para manter o ambiente a 24 C. Cada aparelho tem 5 kW de capacidade de refrigeração. Pode-se assumir que uma pessoa em repouso dissipa calor a uma taxa de 360 kJ/h. Existem 70 lâmpadas elétricas na sala. Cada uma com uma potência de 250W. A taxa de transferência de calor para a sala através das paredes e das janelas são estimadas em 120.000 kJ/h. Considerando essas características quantas unidades de aparelho condicionador de ar no mínimo deverão ser ligados? a) 16 unidades b) 24 unidades c) 20 unidades d) 18 unidades e) 13 unidades 35. Um determinado fluido trabalhando em uma temperatura particular apresenta a viscosidade cinemática de 4,078 cm²/s. Determine sua viscosidade absoluta se sua densidade for 0,78. a) 0,123 N.s/m2 b) 0,541 N.s/m2 c) 0,454 N.s/m2 d) 0,318 N.s/m2 e) 0,226 N.s/m2 36. Um navio é suspenso por um elevador hidráulico que tem um diâmetro de 350cm. O peso do conjunto navio elevador equivale a 4,8 x10^6N e o diâmetro da tubulação que sai do compressor tem 85 cm de diâmetro. Qual é a força necessáriodesenvolvida pelo compressor para elevar o conjunto? a) 500,2 kN b) 48,00 kN c) 38,45 kN d) 900,7 kN e) 283,1 kN 37. Um determinado líquido é descarregado de um tanque cúbico de 4 m de aresta por um tubo de 7 cm de diâmetro. A vazão no tubo é 15 l/s, determine o tempo que o nível do fluido levará para descer 15cm. a) 700 s b) 250 s c) 210 s d) 160 s e) 900 s 38. Em um tubo horizontal, a sua seção no início é A1 = 800 cm², que se reduz a A2 = 600 cm² no final do tubo. A vazão em peso é G = 1,2 kgf/s de ar cujo peso específico é 5.10-6 kgf/cm³ nas condições adotadas. Admitindo escoamento de fluido ideal, calcular a diferença de pressão (em kgf/m²) entre A1 e A2. a) 10,1 kgf/m2 b) 87,9 kgf/m2 c) 645, kgf/m2 d) 28,1 kgf/m2 e) 1,75 kgf/m2 39. A tubulação da figura descarrega água na atmosfera em B a uma vazão de 15 l/s. Desprezando os efeitos viscosos e a força de cisalhamento, determine a força de reação em cada haste que segura a tubulação. a) 98,415 N, 221,3 N b) 221,35 N, 65,23 N c) 114,62 N, 58,35 N (também foi enviada uma resposta correta de 140,06 N, 58,35 N) d) 547,21 N, 43,25 N e) 604,87 N, 15,23 N 40. Para efeitos de transferência de calor, um homem em pé pode ser modelado como um cilindro vertical de 30cm de diâmetro de 170cm de altura com as superfícies superior e inferior isoladas e com a superfície lateral na temperatura média de 34º C. Para um coeficiente de transferência de calor por convecção de 8 W/m²K, determine a taxa de perda de calor por convecção desse homem no ambiente a 18º C. a) 587,91 W b) 205,08 W c) 405,31 W d) 98,325 W e) 150,24 W 41. Calcule o volume específico do nitrogênio de 320 kPa se a sua temperatura for 245ºC. Dado: constante do nitrogênio 0,2968 kJ/kg.K. a) 0,228 m³/kg b) 0,480 m³/kg c) 0,645 m³/kg d) 0,872 m³/kg e) 0,148 m³/kg 42. Uma instalação de bombeamento apresenta um tubo de diâmetro constante de 50 cm, que transporta água uma vazão de 0,5 m3/s. Uma bomba é usada para elevar a água de uma posição de 30 m para 40 m. A pressão na seção (1) é 70 kPa e a pressão na seção (2) é de 350 kPa. Que potência em W e em CV deve ser fornecida ao escoamento pela bomba? Dado: rendimento 70 %, 1 CV = 735,5 W. a) 95,362 kW, 129,65 CV b) 800,23 kW, 1088,0 CV c) 101,32 kW, 137,75 CV d) 424,72 kW, 577,43 CV e) 271,42 kW, 369,01 CV 43. Uma instalação A um corpo metálico que estava na temperatura de 15 oC foi fornecido 800 calorias a esse corpo e sua temperatura passo a ser 62 oC. Determine a capacidade térmica desse corpo. a) 17,02 cal / oC b) 41,56 cal / oC c) 23,75 cal / oC d) 5,132 cal / oC e) 9,324 cal / oC 44. Um fluido escoando com uma temperatura de 45º C exerce uma tensão de cisalhamento de 0,15 N/m² na superfície de uma tubulação, onde o gradiente de velocidade medido na superfície vale 16,8 s-¹. Determine a viscosidade do fluido aparente na superfície. a) 5,42x10³ N.s/m² b) 1,24x10³ N.s/m² c) 9,58x10³ N.s/m² d) 3,58x10³ N.s/m² e) 8,93x10³ N.s/m² 45. Considere uma pessoa cuja área exposta é de 1,7 m², sua emissividade de 0,7 e a temperatura da sua superfície de 32 ºC. Determine o calor que esta pessoa perde por radiação numa sala grande se esta tiver as paredes a 300 K. a) 54,33 W b) 70,87 W c) 88,66 W d) 37,39 W e) 45,54 W 46. Em um conduto de 175 mm de diâmetro a vazão é de 3300 litros de água por minuto. Sabendo que a pressão num ponto do conduto é de 2 kgf/cm², calcular o valor da energia total He, estando o plano de referência a 8 m abaixo do ponto considerado. a) 28,26 m b) 48,00 m c) 38,45 m d) 500,2 cm e) 90,71 cm 47. Um tanque industrial mantém em equilíbrio uma mistura de água líquida e vapor de água na temperatura de 189 K. A mistura é suportada por um pistão, em determinado momento inicia se um processo a pressão constante ao passo que são transferidos para a água 359 kJ de calor. Como resultado desse processo uma parte da água transforma se em vapor. Qual é a variação de entropia durante esse processo? a) 1,89 kJ/K b) 4,28 kJ/K c) 2,14 kJ/K d) 5,36 kJ/K e) 3,57 kJ/K 48. Um “bolsão” de ar que tem um volume de 0,4 m3 foi calibrado com uma pressão manométrica de 180 kPa. A massa de ar colocada dentro dele foi de 1,295 kg, assinale a alternativa correta que apresenta o valor da temperatura ambiente no momento da calibragem. Dados: considere o ar como sendo um gás ideal com constante igual a 287 J/kg.K e a pressão atmosférica local como 100 kPa. a) 73,15 ºC b) 55,34 ºC c) 34,87 ºC d) 66,15 ºC e) 28,19 ºC 49. Uma porção (5 kg) de um gás X foi mantida a 300 kPa e 23 ºC em um reservatório cilíndrico, qual é o volume desse cilindro em m3? Dado: 2,0769 kJ/kg⋅K. a) 18,15 m3 b) 45,10 m3 c) 20,15 m3 d) 15,20 m3 e) 10,56 m3 50. Em um caminhão frigorífico o gás refrigerante 134ª circula no sistema a 50 ºC e a uma pressão de 0,7 MPa. De acordo com essas características qual é o resultado da igualdade abaixo? Nota: se necessário utilize as tabelas termodinâmicas. a) - 1,621 x 10-4 m3/kg.K ≅ - 1,602 x 10-4 m3/kg.K b) - 3,542 x 10-4 m3/kg.K ≅ - 3,456 x 10-4 m3/kg.K c) - 5,327 x 10-4 m3/kg.K ≅ - 5,412 x 10-4 m3/kg.K d) - 0,045 x 10-4 m3/kg.K ≅ - 0,042 x 10-4 m3/kg. e) - 0,214 x 10-4 m3/kg.K ≅ - 0,224 x 10-4 m3/kg.K
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