Sistemas Termicos e Fluidosmecânicos Avaliação On-Line 2 (AOL 2) - Questionário

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1. Pergunta 1 
Leia o trecho a seguir: 
 
“Turbinas a vapor são dispositivos das máquinas térmicas amplamente utilizadas em ciclos de 
potência, como nos ciclos de Rankine e são capazes de converter trabalho mecânico em energia 
elétrica”. 
Fonte: WYLEN, G.V; SONNTAG, R; BORGNAKKE, C. Fundamentos da Termodinâmica Clássica. 
4ª Ed. São Paulo: Ed. Blucher, 2013. 
 
Em relação às turbinas a vapor, considerando os assuntos estudados nos ciclos de potência a 
vapor, analise as afirmativas a seguir: 
 
I. Em turbinas de reação, a pressão de vapor na entrada dos canais formados pelas palhetas é 
menor ou igual à pressão na saída. 
 
II. Nas turbinas de ação, o vapor é parcialmente expandido em uma ou mais boquilhas fixas, 
antes de atingir as pás do rotor. 
 
III. O expansor é um órgão essencial, pois é onde a energia de pressão do vapor se transforma 
em energia cinética. 
 
IV. Nas turbinas a geração de energia se faz pela conversão de calor em trabalho. 
Está correto apenas o que se afirma em: 
Correta 
(E) III e IV 
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2. Pergunta 2 
Leia o trecho a seguir: 
 
“Conforme proclamado pela Segunda Lei da Termodinâmica, o dispositivo de Carnot é um ciclo 
fictício. Refere-se apenas a um parâmetro para verificar se uma máquina térmica é possível de 
existir.” 
Fonte: KROOS, K.A.; POTTER, M.C. Termodinâmica para engenheiros. 1ª Ed. - São Paulo: Ed. 
Trilha, 2016. 
 
Considerando essas informações e o conceito de Máquinas Térmicas segundo o ciclo de 
motores a vapor, podemos afirmar que: 
Correta 
(A) qualquer máquina térmica ... 
 
 
 
 
3. Pergunta 3 
Leia o trecho a seguir: 
 
“Nas máquinas à vapor o movimento é alternativo e causado pela expansão do vapor em um 
conjunto pistão-cilindro. Nele, o sentido de rotação pode ser invertido e por apresentarem 
movimento alternativo, as máquinas a vapor produzem mais vibração do que uma turbina a 
vapor que produza saída de potência análoga.” 
Fonte: KROOS, K.A.; POTTER, M.C. Termodinâmica para engenheiros. 1ª Ed. São Paulo: Ed. 
Trilha, 2016. 
 
Com relação aos ciclos de potência a vapor, ao se comparar máquinas a vapor e a turbinas a 
vapor, é correto afirmar que: 
Correta 
(B) uma a máquina a vapor ... 
 
4. Pergunta 4 
 “Turbinas e compressores são equipamentos projetados para extrair (turbina) ou adicionar 
(compressores) energia a fluido... e embora haja sempre perdas pelas paredes desses 
equipamentos, a análise teórica costuma desprezá-las especialmente em um primeiro estudo.” 
Fonte: KROOS, K.A.; POTTER, M.C. Termodinâmica para engenheiros. 1ª Ed. São Paulo: Ed. 
Trilha, 2016. 
 
Considerando as informações em relação às turbinas adiabáticas estudadas no ciclo de 
potência, imagine uma situação na qual o ar com velocidade de 40 m/s entre em uma turbina 
adiabática através de um tubo de 4 cm de diâmetro a 2 MPa e 400°C e expanda-se para a saída 
mantido a 100 kPa. 
 
IMAG_UN1_QTS7.JPG 
Leia o trecho a seguir: 
 
Com base nessas informações e nos conteúdos estudados sobre o ciclo de potência, determine 
a energia produzida pela turbina, supondo que um processo de quase equilíbrio estático seja 
experimentado pelo ar. 
 (E) 333 kW está correta 
5. Pergunta 5 
Leia o trecho a seguir: 
 
“O ciclo de Rankine é considerado o modelo de ciclo ideal para as centrais térmicas a vapor 
utilizadas na produção de potência e geração de energia elétrica. Contudo, sabe-se que um 
ciclo real se afasta de um ciclo ideal, uma vez que ocorrem várias perdas.” 
Fonte: KROOS, K.A.; POTTER, M.C. Termodinâmica para engenheiros. 1ª Ed. São Paulo: Ed. 
Trilha, 2016. 
 
Considerando essas informações e o conteúdo estudado em relação ao afastamento dos ciclos 
reais e ideais no padrão Rankine, analise as afirmativas a seguir: 
 
I. As perdas principais na turbina são aquelas associadas ao escoamento do fluido de trabalho, 
por meio dos canais e palhetas da turbina. 
 
II. As perdas na bomba decorrem principalmente das irreversibilidades associadas ao 
escoamento do fluido. 
 
III. As perdas de carga provocadas pelo atrito e a transferência de calor ao ambiente são as 
perdas mais importantes nas tubulações. 
 
IV. As perdas no condensador são extremamente significativas, considerando todo o conjunto. 
 
Está correto apenas o que se afirma em: 
 (C) I e II está correta. 
6. Pergunta 6 
Leia o trecho a seguir: 
 
“Desde a antiguidade, fatos históricos relatam o uso de máquinas que utilizavam o calor como 
fonte de energia para, de alguma forma, promover o desenvolvimento da humanidade e a 
Segunda Lei da Termodinâmica é o princípio que rege o funcionamento destas máquinas. O 
grande salto no desenvolvimento destas máquinas se deu por volta do século XIX com o 
advento da Revolução Industrial, impulsionando sua inserção na indústria e transporte.” 
Fonte: KROOS, K.A.; POTTER, M.C. Termodinâmica para engenheiros. 1ª Ed. - São Paulo: Ed. 
Trilha, 2016. (adaptado). 
 
Considerando essas informações e o conteúdo estudado sobre os ciclos motores a vapor, de 
acordo com a Segunda Lei da Termodinâmica, é correto afirmar que: 
 (E) uma Máquina Térmica ... está correta 
7. Pergunta 7 
 “Os parâmetros de Kelvin-Planck e Carnot são utilizados para determinar a eficiência de uma 
Máquina Térmica segundo a Segunda Lei da Termodinâmica. Enquanto Kelvin-Planck utiliza 
parâmetros obedecendo o fluxo de calor entre as fontes quentes e frias, Carnot utiliza a 
diferença de temperatura entre as fontes quentes e frias para determinar a eficiência do 
dispositivo.” 
Fonte: KROOS, K.A.; POTTER, M.C. Termodinâmica para engenheiros. 1ª Ed. São Paulo: Ed. 
Trilha, 2016. 
 
Em relação à Segunda Lei da Termodinâmica para a análise dos ciclos motores a vapor, 
considerando que uma Máquina Térmica receba 1000J de calor e opere entre as fontes de 27°C 
e 327°C com cerca de 80% do rendimento ideal, podemos afirmar que o trabalho realizado por 
essa máquina é de: 
Correta (D) 400 J 
8. Pergunta 8 
Leia o trecho a seguir: 
 
“As perdas de carga, provocadas pelo atrito, e a transferência de calor ao ambiente são as 
perdas mais importantes nas tubulações. Consideremos, por exemplo, a tubulação que liga a 
caldeira a turbina... na turbina as perdas principais são aquelas associadas ao escoamento do 
fluido de trabalho através da turbina.” 
Fonte: WYLEN, G.V; SONNTAG, R; BORGNAKKE, C. Fundamentos da Termodinâmica Clássica. 
4ª Ed. São Paulo: Ed. Blucher, 2013. 
 
Observe o diagrama a seguir: 
 
IMAG_UN1_QTS20.JPG 
Considerando essas informações e os conteúdos estudados em afastamento dos ciclos reais 
dos ideais, podemos afirmar que o estágio 4 do diagrama T x s representa: 
Correta 
(A) Rankine com reaquecimento... 
9. Pergunta 9 
Leia o trecho a seguir: 
 
“A preocupação com a racionalidade energética em sistemas de produção de energia está 
presente há séculos, desde James Watt, que após receber uma máquina a vapor de Newcomen 
para ser consertada, em 1763, proporcionou grandes avanços na concepção de sistemas mais 
eficientes, conforme cita THURSTON (1878). Foi quando nasceu o anseio em se melhorar o 
rendimento de tais máquinas, onde Watt realizou diversos experimentos para quantificar o 
aproveitamento útil da energia fornecida pela queima do carvão.” 
Fonte: BARJA, Gabriel de Jesus Azevedo. A cogeração e sua inserção ao sistema elétrico. 2006. 
171 f. Dissertação (Mestrado em Ciências Mecânicas) - Faculdade de Tecnologia, Universidade 
de Brasília, Brasília, 2006. 
 
Considere uma situação na qual um fabricante alega ter construído uma máquina que, 
operando entre duas fontes de 200K e 100K, retire cerca de 100J da fonte quente a cada ciclo, 
ceda 25J para a fonte fria e realize 75J de trabalho. Levando em conta essas informações e os 
conteúdos estudados sobre o princípio dos ciclos motores a vapor, segundo as análises 
propostas por Kelvin-Plank e Carnot em relação às Máquinas Térmica, pode-se afirmar que 
essa máquina: 
Correta 
(C) é impossível, uma vez que... 
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10. Pergunta 10 
Leia o trecho a seguir: 
 
“As usinastermelétricas geram eletricidade a partir de turbinas movidas a vapor. O ciclo de 
Rankine é um ciclo termodinâmico ideal que pode ser utilizado para modelar, de forma 
simplificada, uma usina termelétrica. A figura abaixo mostra de forma esquemática os 
elementos básicos de um ciclo de Rankine simples ideal.” 
 
IMAG_UN1_QTS13.JPG 
Fonte: KROOS, K.A.; POTTER, M.C. Termodinâmica para engenheiros. 1ª Ed. São Paulo: Ed. 
Trilha, 2016. (Adaptado). 
 
Considerando o que foi estudado no ciclo Rankine e o fato de algumas usinas termelétricas que 
utilizam turbinas a vapor se encontrarem próximas a grandes reservatórios de água, como rios 
e lagos, analise as afirmativas a seguir: 
 
I. O ciclo de Rankine simples mostrado prevê a reutilização da energia rejeitada no 
condensador e, por isso, tem rendimento comparável ao de um ciclo de Carnot que opera entre 
as mesmas temperaturas. 
 
II. A instalação de algumas usinas próximas a grandes rios se dá devido à necessidade de 
remover calor do ciclo, pela transferência de calor que ocorre no condensador, porém, com 
implicações ao meio ambiente. 
 
III. Em usinas que utilizam combustíveis fósseis, o vapor gerado na caldeira é contaminado 
pelos gases da combustão e não é reaproveitado no ciclo, sendo mais econômico rejeitá-lo, 
causando impacto ambiental. 
 
IV. Entre as termelétricas, as usinas nucleares são as únicas que não causam Impacto 
ambiental, exceto pela necessidade de se armazenar o lixo nuclear gerado. 
 
Está correto apenas o que se afirma em: 
Correta 
(B) I e II