SISTEMAS TERMICOS E ENERGETICOS APOLS PROVAS RESUMO

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PROVAS DISCURSIVAS => PAGINAS 1 A 10 
PROVAS OBJETIVAS => PAGINAS 11 A 52 
APOLS => PAGINAS 53 A 77 
TODAS AS AULAS => PAGINAS 78 EM DIANTE 
Em processos de refrigeração, diferencie arrefecimento de resfriamento e de congelamento. 1
A redução da temperatura de uma substância até a temperatura ambiente é chamada de arrefecimento, enquanto a sua 
diminuição até sua temperatura de congelamento é denominada resfriamento. O congelamento desta substância ocorre 
se a temperatura for reduzida abaixo da sua temperatura de congelamento.
Quando avaliamos os sistemas térmicos, é muito importante verificarmos a eficiência das fontes de 
energia. Muitas vezes, estas fontes baseiam-se em processos de combustão e a escolha do 
combustível mais apropriado é de extrema relevância. Frente a isto, quando uma substância é 
considerada combustível? Qual a importância de verificarmos a temperatura de fusão das cinzas em 
combustíveis líquidos e sólidos?
2
Combustível é a substância que, ao reagir com um agente oxidante (comburente), libera energia suficiente para seu 
aproveitamento na forma de calor e/ou trabalho. 
A temperatura de fusão das cinzas: importante para verificação de depósitos de cinzas nos equipamentos devido a sua 
solidificação na superfície.
Considere o ciclo que descreve um processo industrial de geração de energia elétrica, onde uma 
turbina a gás utiliza como combustível gás natural. Calcule o rendimento térmico do processo.
3
Trabalho consumido pelo compressor (1-2) W12=C.(T2-T1)= 0,3023(160-26)= 40,51 kJ/kg
Trabalho efetuado pela turbina (3-4) W34=C.(T3 - T4 )= 0,3198(800-650)= 47,97 kJ/kg
Calor inserido no sistema pelo queimador (2 -3) Q23 C(T3-T2)=0,3283(800-160)= 210,11 kJ/kg
Eficiência térmica do processo Η ={[Wlíquido]/Qentra} * 100=(47,97-40,51)*100/210,11=3,55%
O motor quatro tempos é utilizado principalmente em caminhões e carros, pois apresenta um ganho 
considerável de potência em relação ao motor dois tempos devido à combustão ser realizada em 
intervalos de giros. Esse tipo de motor completa um ciclo a cada quatro cursos do pistão. Descreva 
os quatro tempos que constituem o funcionamento deste motor.
4
O primeiro tempo (admissão) inicia-se com o pistão no PMS, com o movimento descendente e com a abertura da válvula 
de a admissão. A mistura ar/combustível (para motor Otto) ou o ar (para motor Diesel) é admitido.
No segundo tempo (compressão), o pistão sobe com as válvulas fechadas, comprimindo o fluido admitido na câmara de 
combustão. Nos motores a diesel, o combustível é adicionado no fim dessa etapa.
No terceiro tempo (explosão), ocorre a ignição e a expansão dos gases da queima, o que provoca a descida do pistão do 
PMS ao PMI. Essa etapa é a única que transmite 
trabalho ao pistão.
Os gases da queima são comprimidos e descartados no quarto tempo, quando o pistão sobe e a válvula de escapamento 
se abre.
O motor quatro tempos é utilizado principalmente em caminhões e carros, pois apresenta um ganho 
considerável de potência em relação ao motor dois tempos devido à combustão ser realizada em 
intervalos de giros. Esse tipo de motor completa um ciclo a cada quatro cursos do pistão. Quais são 
os processos termodinâmicos que constituem os ciclos Otto e Diesel ideais para este tipo de motor? 
No que se diferenciam?
5
Compressão isometrópica;
Aquecimento isocórico da mistura gasosa;
CICLO OTTO: é composto pelos seguintes processos:
Discursiva _Jun/18_01
 Página 1 de Sis. témicos e Energéticos 
Aquecimento isocórico da mistura gasosa;
Expansão isoentrópica;
Rejeição isocórica de calor para o meio externo.
Compressão isometrópica;
Aquecimento isobárico;
Expansão Isoentrópica;
Rejeição isocórica de calor para o meio externo.
CICLO DIESEL: é composto pelos seguintes processos:
A diferença está nas condições termodinâmicas do aquecimento, que é o volume constante no ciclo OTTO e a pressão 
constante no Ciclo DIESEL.
Defina 1º Lei da Termodinâmica. 6
Também conhecida como Princípio da Conservação da Energia, esta lei afirma que a energia não pode ser criada ou 
destruída, somente transformada. Na consideração mais simples, somente para energia térmica, a soma do trabalho (W) 
realizado ou recebido por um sistema e do calor (Q) trocado por ele é igual a sua variação de energia interna (U). Ou seja, 
Ou seja, Ou seja, Q + W = ΔΔU 
Defina 2º lei da Termodinâmica e Entropia. 7
Esta lei relata que os processos ocorrem espontaneamente em uma determinada direção, sendo necessário realizar um 
gasto energético para forçar a operação contrária. É o caso do fluxo de calor de um objeto quente para outro mais frio. 
Esta questão de irreversibilidade do sistema é mensurada por uma grandeza chamada Entropia, a qual mede a parcela de 
energia que não pode mais ser transformada em trabalho em transformações termodinâmicas. Para processos naturais e 
em sistemas isolados, a Entropia sempre aumenta e é máxima quando o sistema se encontra em equilíbrio. 
Defina lei Zero da Termodinâmica?8
Também conhecida como Princípio do Equilíbrio Térmico, define que quando dois corpos de temperaturas diferentes 
estão em contato, calor fluirá do corpo mais quente para o corpo mais frio até que a temperatura dos dois corpos seja a 
mesma. Da mesma forma, se dois corpos estiverem em equilíbrio com um terceiro, estarão em equilíbrio entre si, ou seja, 
com a mesma temperatura.
Em psicométrica, defina temperatura de boldo Seco (TBS) e temperatura de Bulbo úmido (TBU)?9
TBS é a temperatura indicada por um termômetro comum. TBU é a temperatura indicada por um termômetro que possui 
seu bulbo envolto de uma manta absorvente molhada, como tecido ou algodão, por exemplo. A evaporação da água 
acarreta a diminuição da temperatura medida.
Descreva o Ciclo Termodinâmico de Carnot?10
O ciclo de Carnot considera uma sequência de transformações gasosas reversíveis frente a duas fontes térmicas. Quanto 
maior a temperatura da fonte quente, maior é o rendimento da máquina operando neste ciclo, desde que a substância se 
comporte como um gás ideal . 
O ciclo de Carnot é composto por duas transformações isotérmicas, durante os processos de expansão e compressão do 
gás, intercaladas com transformações adiabáticas.
O ciclo de Carnot considera uma sequência de transformações gasosas reversíveis frente a duas 
fontes térmicas. 
11
Expansão isotérmica, expansão adiabática, compressão isotérmica, compressão adiabática. 
Quando estudamos transformadores termodinâmicos, aplicamos constantemente os diagramas de 
fases. O que são estes diagramas? quais as principais variações relacionadas? Qual a finalidade 
destes diagramas?
12
Os diagramas de fases são gráficos que correlacionam duas variáveis independentes das substâncias puras. As variáveis 
mais utilizadas são a temperatura e a pressão. Nesses diagramas, é possível verificar as linhas de equilíbrio entre as fases,
as quais representam as condições em que ocorrem as mudanças de fases
Considerando os processos de combustão utilizados como fonte de energia, qual tipo de combustível 
(gasoso, liquido ou solido) possui maior dificuldade de queima ? Porque qual a consequência?
13
Excesso é maior para os sólidos e menor para os gases, pois quanto mais difícil for a queima, maior a quantidade de ar 
necessária para completar a combustão
 Página 2 de Sis. témicos e Energéticos 
Diferencia caldeira Flamobubular de caldeira Aquatubular. Qual tipo é o mais utilizado? Porque?14
Nas flamotubulares, os gases quentes passam por dentro de tubos banhados externamente pela água a ser 
aquecida e evaporada. 
As caldeiras aquatubulares, neste tipo de caldeira, a água circula por dentro dos tubos e o gás de combustão 
por fora. A circulação da água pode ocorrer por convocação natural, como consequência da variação de 
densidade entre a água líquida e o vapor, ou convecção forçada. As caldeiras aquatubulares, são as mais 
utilizadas, tendo maior flexibilidadetanto em relação à quantidade de vapor produzido, quando na pressão de 
operação 
O que é turbina a Gás? Descreva seu Funcionamento.15
A turbina a gás (TG) é definida como uma máquina térmica que utiliza a energia termodinâmica contida nos 
gases de combustão, para produção de trabalho mecânico ou propulsão. Esse equipamento fornece trabalho de 
forma contínua, sem apresentar movimentos alternativos, como nos motores, e com elevada confiabilidade. Tem 
a vantagem de ser leve e compacto, tendo em vista a alta potência, e tem alguma flexibilidade em relação ao 
tipo de combustível (embora menor que a turbina a vapor). Durante sua operação, a temperatura na câmara 
eleva-se muito, por isso, é necessário resfria-la. O processo de partida e parada é bastante lento, levando-se em 
consideração sua elevada inércia.
O que é turbina a Vapor? Descreva cada um dos seus componentes de acordo com suas funções?16
A turbina a vapor (TV) é uma máquina térmica que aplica a energia termodinâmica contida do vapor para produção de 
trabalho mecânico. Esse trabalho é transmitido por intermédio de um eixo para um compressor, uma bomba ou um 
gerador de eletricidade, por exemplo, nos quais o consumo de energia é muito elevado para utilização de motores 
elétricos ou à combustão interna.
As principais partes de uma turbina a vapor são: a carcaça, os mancais, o rotor e as palhetas. 
A carcaça é o “casco” da turbina, responsável por conter todo o conjunto rotativo e acondicionar os bocais de entrada e 
saída do vapor. 
O rotor é composto pelas palhetas – transformam a energia do vapor em trabalho – e pelo eixo – responsável pela 
transmissão do torque. Esse conjunto é “encaixado” na carcaça inferior e suportado pelos mancais.
As palhetas são projetadas para apresentarem pressões diferentes nas duas faces. Essa diferença de pressão tem como 
consequência uma força resultante que gira o eixo. A quantidade de rodas (conjunto de palhetas instaladas no mesmo 
ponto) define se a turbina é simples (uma única roda), dupla (duas rodas) ou múltipla (mais rodas).
Em um motor Alternativo, a energia química é convertida em movimento mecânico por intermédio de um 
pistão. Em quais etapas do ciclo mecânico é realizado.
17
Injeção do combustível no cilindro.1
Compressão do combustível, consumindo trabalho.2
Queima do combustível.3
Expansão dos gases de combustão, gerando trabalho.4
Expulsão dos gases.5
Em um motor alternativo, a energia química é convertida em movimento mecânico por intermédio de pistões. Seu ciclo 
mecânico compreende:
Calcule a relação Ar/combustível na combustão de 1Kmol de C3H8 e excesso de 15%.18
C3H8 + 502 > 3C02 + 4H2O
Cada kmol de combustível consome 5kmol de O2
Massa de O2 = 5*32=160kg 
Massa de ar necessária = 160*100/23=695,6 kg
Massa de combustível = 12*3+8 =44kg
Proporção estequiométrica = 695,6/4415,8 kg de ar/kg de combustível
Proporção com excesso de ar = 15,8*1,15 = 18,2 kg de ar/kg de combustível 
O ciclo de Carnot trabalha entre duas fontes térmicas; uma quente (temperatura de 50° C) e uma fria 
(temperatura de -50°C). Qual o rendimento desta maquina em percentual.
19
TF= -50 + 273 = 223K
TQ= 50 +273 = 323K
n+ 1-TF/TQ = 1-223/323 = 0,31 = 0,31%
 Página 3 de Sis. témicos e Energéticos 
Tanto os fornos quanto as caldeiras utilizam o processo de combustão para seus funcionamentos. 
Diferencie estes dois equipamentos quanto a suas aplicações. 
20
Os fornos são aplicados quando se necessita conservar calor em altas temperaturas com o objetivo de fornecer energia 
necessária à desumidificação, aquecimento e à realização de algumas reações. As caldeiras são equipamentos destinados 
a gerar vapor d’água através do calor liberado pela queima do combustível. 
Considerando os processos de combustão utilizados como fonte de energia, qual o tipo de 
combustível (Gasosos, liquido ou sólido) possui maior dificuldade de queima? porque? qual a 
consequência?
21
Combustível solido. O estado sólido dificulta a queima deste tipo de combustível. Leva a uma considerável 
quantidade de geração de resíduo sólido constituído de cinzas e carbono não queimado.
Perda de energia com descarte de gases quentes pela chaminé.1
Perdas por radiação e convenção para o ambiente através do invólucro da caldeira e do isolamento térmico.2
Perda por radiação direta da fornalha quando é necessário abri-la constantemente para adição de combustível 
sólido.
3
Perdas por combustão incompletas ou combustível queimado.4
Perdas por calor sensível nas cinzas descartadas.5
Perda por energia gasta na vaporização da água contida no Combustível6
Perdas por descarte de água quente (purga) para desconcentração de praticados e sais.7
Perdas por operação intermitente (durante o processo de partida e parada há um gasto energético sem produção 
de vapor especificado).
8
Para avaliarmos o rendimento térmico de um equipamento a combustão podemos aplicar tanto o 
método direto, avaliando as energias contidas nos Fluidos de entrada e de saída, assim como pelos 
métodos indiretos, fazemos o levantamento do processo. Descreva 4 tipos de perdas consideradas 
pelos métodos indiretos.
22
Expansão adiabática (turbina).1
Troca de calor a pressão constante (condensador).2
Bombeamento adiabático (bomba).3
Troca de calor a pressão constante (caldeira).4
O Funcionamento de uma turbina a vapor pode ser representado pelo Ciclo Rankine. Quais 
transformações termodinâmicas constituem o ciclo ideal e a quais equipamentos elas se referem?
23
Diferencie cadeira Flamotubular de cadeira aquatubular. Qual é o mais utilizado? Porque?24
Nas flamotubulares, os gases quentes passam por dentro de tubos banhados externamente pela água a ser aquecida e 
evaporada. Os tubos são montados como um trocador de calor, com um ou mais passes. Como vantagem, atendem 
demandas variáveis de vapor, são de construção fácil e não necessitam de tratamento apurado de água;
Na aquatubulara água circula por dentro dos tubos e o gás de combustão por fora. A circulação da água pode ocorrer por 
convocação natural, como consequência da variação de densidade entre a água líquida e o vapor, ou convecção forçada, 
com a utilização de uma bomba.
As caldeiras aquatubulares são as mais utilizadas, tendo maior flexibilidade tanto em relação à quantidade de vapor 
produzido, quando na pressão de operação.
A queima de combustível em foros e caldeiras é realizada na mamara de combustão. O que são e 
qual a função dos Queimadores ali instalados?
25
Queimadores são dispositivos usados para a queima de combustíveis líquidos e gasosos, tendo como função promover 
boa mistura entre o combustível e o comburente; pulverizar esta mistura e direciona-la parra a câmara de combustão e 
manter de forma continua e eficiente.
Em um determinado momento, um psicrômetro instalado em Curitiba Indicava UR = 60% e TBU = 15 
°C . Qual TBS é a temperatura de ponto de Orvalho (TPO) do ar neste momento? O que acontecerá 
se a temperatura ambiente for reduzida abaixo da TPO?.
26
Utilizando a carta psicrométrica (valores aproximados) TBS = 20°C e TPO = 10,8 °C
Abaixo da TPO, a umidade relativa do ar ficara em 100% e haverá condensação de agua (como chuva ou orvalho, por 
exemplo).
Em um determinado momento, um psicrômetro instalado em Camaçari indicava TBS = 35 °C e TBU = 27
 Página 4 de Sis. témicos e Energéticos 
Em um determinado momento, um psicrômetro instalado em Camaçari indicava TBS = 35 °C e TBU = 
30 °C . Qual a temperatura de ponto de Orvalho (TPO) do ar neste momento? O que acontecerá se a 
temperatura ambiente for reduzida abaixo deste valor?.
27
Avaliando os gases de combustão, como é possível verificar se a combustão está ocorrendo de forma 
completa ou não? Como se garante a combustão completa em processos Industriais?
28
Em processos de refrigeração, defina coeficiente de eficiência para qualquer ciclo termodinâmico e 
para o ciclode refrigeração Gurmet.
29
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Coeficiente de eficiência - Este parâmetro representa, para qualquer ciclo de 
refrigeração, a capacidade que a máquina térmica tem de retirar calor da 
fonte fria em relação a potência consumida pelo compressor.(cop) 
 
Carnot, baseando-se na reversibilidade dos processos. Com isso, este ciclo 
possui o maior rendimento possível e nenhuma outra máquina térmica que 
opere nas mesmas condições conseguirá rendimento maior. 
 
- Compressão por um compressor com entropia constante. 
- Recebimento isobárico de calor. 
- Expansão em uma turbina, com entropia constante. 
- Perda isobárica de calor. 
 
Equipamentos - Compressor, turbina, trocador de calor. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Avaliando os gases de combustão, como é possível verificar se está 
ocorrendo de forma completa ou não? Como se garante a combustão 
completa em processos industriais? 
Uma indicação imediata de combustão incompleta é a coloração escurecida 
dos gases de combustão. 
Controle de um processo de combustão envolve a avaliação do 
ar adicionado em excesso para garantir a queima completa. 
 
 
Explique 2 modificações no ciclo rankine que podem levar ao 
aumento de sua eficiência. 
1-Uma opção é a redução da pressão (abaixo da atmosférica) no 
condensador por meio do aumento do trabalho líquido. Essa condição é 
obtida ao reduzir a temperatura da água de resfriamento no trocador. 
2-Outra possibilidade de aumento de eficiência é a elevação da pressão da 
caldeira, o que aumenta a temperatura de ebulição da água. Embora 
 
a energia adquirida pelo fluido na caldeira seja maior, essa manobra reduz 
o trabalho líquido na turbina, além de acarretar aumento da umidade do 
vapor e resultar na erosão das pás da turbina. Efeito do aumento da 
pressão da caldeira no ciclo Rankine. 
 
 
DEFINA A 3 LEI DA TERMODINÂMICA 
Esta lei especifica, pelo Princípio de Nernst, que a Entropia é nula quando 
o sistema se encontra no zero absoluto de temperatura, ocorrendo para 
todos os cristais perfeitos. Para outras substâncias, pode-se afirmar que a 
entropia é mínima em 0K e que em qualquer outra situação será sempre 
positiva. 
 
 
Diferencie Ua(umidade absoluta) e UR( umidade relativa) 
UA-é a quantidade mássica de vapor d’água da mistura em um 
determinado volume de ar úmido. 
 
UR-é a razão da pressão parcial do vapor d’água e a pressão de saturação, 
na mesma temperatura, normalmente expressa em porcentagem. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
1
1. Considere as seguintes informações acerca do gráfico psicrométrico acima apresentado: 
Válido para pressão barométrica igual a 760 mmHg, em que entalpia é dada em kcal/kg de ar seco; 
Razão de mistura expressa em gramas de vapor de água por quilograma de ar seco; 
No eixo das ordenadas, à esquerda, a pressão de vapor é dada em mbar e em mmHg. 
Suponha um ar úmido à temperatura de bulbo seco igual a 30 ºC e temperatura de bulbo molhado igual a 15 ºC. 
A linha do vapor saturante, ou de saturação, a partir da qual é possível estimar a temperatura do termômetro de 
bulbo molhado corresponde à curva que indica umidade relativa de
E - 100%
Os segmentos OE e OG indicados no esboço da carta psicrométrica ilustrada acima representam, 
respectivamente, as seguintes propriedades: 
2
B - umidificação sem aquecimento e resfriamento sensível.
A figura abaixo ilustra o diagrama temperatura-entropia de um ciclo padrão a ar Brayton. Considerando que 
as entalpias nos pontos indicados no gráfico correspondem a h1 = 300 kJ/kg, h2 = 610 kJ/kg, h3 = 1300 
kJ/kg e h4 = 650 kJ/kg, o rendimento térmico do ciclo é dado por
3
C - 49,3%
Uma máquina térmica, que, em cada ciclo, realizasse trabalho positivo e liberasse energia em forma de calor sem 
nenhum consumo de energia violaria:
4
C - A primeira lei da termodinâmica
A - Norma Regulamentadora NR - 13 trata de:5
A - Caldeiras e Vasos de Pressão;
Objetiva 01 - Sis. térmicos e energéticos
 Página 1 de Sis. témicos e Energéticos 
Considere as seguintes informações acerca do gráfico psicrométrico acima apresentado: válido para pressão 
barométrica igual a 760 mmHg, em que entalpia é dada em kcal/kg de ar seco; razão de mistura expressa 
em gramas de vapor de água por quilograma de ar seco; no eixo das ordenadas, à esquerda, a pressão de 
vapor é dada em mbar e em mmHg. Suponha um ar úmido à temperatura de bulbo seco igual a 30 ºC e 
temperatura de bulbo molhado igual a 15 ºC. O ponto de estado para as condições de ar úmido descritas 
no texto apresenta razão de mistura, em gramas de vapor de água por quilograma de ar seco, 
aproximadamente igual a
6
C - 50 
princípios básicos da refrigeração por compressão de vapor foram estabelecidos no século 19, e esta forma 
de refrigeração é quase universalmente adotada hoje em dia. Na sua forma mais simples, um sistema 
mecânico de refrigeração possui quatro componentes interligados: um evaporador, um compressor, um 
condensador e uma válvula de expansão. Muitos são os fluidos refrigerantes utilizados. Analise as alternativas 
abaixo e assinale a INCORRETA a respeito das propriedades dos refrigerantes;
7
Possuir um ponto de ebulição alto e baixo calor latente de vaporização.
Os compressores utilizados em refrigeração são classificados em relação ao tipo de acoplamento do motor 
elétrico com o compressor em:
8
C - Herméticos e abertos
O metano (CH4), também conhecido por gás dos pântanos, é produzido pela decomposição de compostos 
orgânicos, na ausência de oxigênio, por determinadas bactérias e consumido na própria atmosfera. Quando 5 
mols de metano reagem com 3 mols de oxigênio, o número de mols de gás carbônico (CO2) liberados será 
igual a:
9
CH4 + 2 O2 > 
CO2+ 2 H2O
B - 1,5 mol.
Em uma carta psicrométrica, a umidade relativa indica:10
E - A porcentagem de umidade contida no ar, baseada na condição de saturação do ar.
A função da válvula de segurança em caldeiras e vasos de pressão é:11
A - Promover o escape do excesso de vapor, caso a pressão máxima de trabalho permitida da caldeira venha a ser 
ultrapassada, e os outros dispositivos venham a falhar
O rendimento de um ciclo de Rankine ideal simples pode ser aumentado pela(o) 12
A - Redução da pressão na seção de descarga da turbina
As torres de resfriamento têm a função de: 13
C - Diminuir a temperatura da água utilizada no sistema. 
Em uma cozinha termicamente isolada, um refrigerador comum é ligado e sua porta deixada aberta. A temperatura 
da cozinha: 
14
 Página 2 de Sis. témicos e Energéticos 
da cozinha: 
D - Aumenta de acordo com a segunda lei da termodinâmica
O coeficiente de eficiência em um ciclo de refrigeração saturado simples é definido como:15
D - A relação entre o calor absorvido pelo evaporador e o calor de compressão. 
Qual a função do compressor em um sistema de refrigeração?16
A - Succionar e comprimir o fluido na forma gasosa
O hidrocarboneto n-octano é um exemplo de substância presente na gasolina. A reação de combustão completa do 
n-octano pode ser representada pela seguinte equação não balanceada: 
17
C8H18 (g) + O2 (g) ? CO2 (g) + H2O (g). 
Após balancear a equação, pode-se afirmar que a quantidade de: 
Dados de massas molares em g/mol: C8H18 = 114, O2 = 32, CO2 = 44, H2O = 18. 
A - Gás carbônico produzido, em massa, é maior que a de gasolina queimada.
Com relação à medição de umidade e aos instrumentos para realizá-la, assinale a opção correta. 18
E - Os procedimentos usualmente utilizados na medição de corrente elétrica também são utilizados na medição deumidade, 
desde que a grandeza umidade possa ser convertida em carga elétrica. 
 Página 3 de Sis. témicos e Energéticos 
Objetiva 02 - Sis. Témicos e Energéticos
 Página 4 de Sis. témicos e Energéticos 
 Página 5 de Sis. témicos e Energéticos 
Recorte de tela efetuado: 08/06/2018 22:36
 Página 6 de Sis. témicos e Energéticos 
 Página 7 de Sis. témicos e Energéticos 
 Página 8 de Sis. témicos e Energéticos 
 Página 9 de Sis. témicos e Energéticos 
 Página 10 de Sis. témicos e Energéticos 
 Página 11 de Sis. témicos e Energéticos 
 Página 12 de Sis. témicos e Energéticos 
 Página 13 de Sis. témicos e Energéticos 
 Página 14 de Sis. témicos e Energéticos 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Questão 1/5 - Sistemas Térmicos e Energéticos
Quando avaliamos as propriedades do ar úmido, a razão entre a massa de vapor d’água e a massa de ar seco chama-se:
Nota: 20.0
A razão de mistura
B umidade absoluta
C umidade relativa
D umidade específica
Você acertou!
Aula Teórica 2
Questão 2/5 - Sistemas Térmicos e Energéticos
Um sistema formado por um gás ideal sofre uma transformação com as seguintes características:
 
W= U Q = 0
 
Onde W é o trabalho realizado, U é uma variação da energia interna e Q é o calor fornecido ou absorvido pelo sistema. Estes dados 
permitem concluir que no processo houve uma transformação:
 
Nota: 20.0
A adiabática
B isobárica
C isométrica
D isotérmica
E adiabática e isotérmica
Δ
Δ
Você acertou!
Aula Teórica 1
Não há troca de calor.
Questão 3/5 - Sistemas Térmicos e Energéticos
Qual é o volume, em ml, ocupado por 4 mol de um gás a 800 mmHg e 30 ºC? (Dado: R = 62300 mmHg . ml/mol . K)?
Nota: 20.0
A 9438,45
B 1,223. 10
C 9345
D 9,43845 . 10
E 0,123
-1
4
Você acertou!
Aula Teórica 1
n = 4 mol;
T = 30ºC = 303K;
P = 800 mmHg;
V = ?
P . V = n . R . T
V = n . R . T 
 P
V = (4 mol) . (62300 mmHg . ml/mol . K) . (303 K)
 800 mmHg
 
V = 94384,5 l = 9,43845 . 10 ml4 
Questão 4/5 - Sistemas Térmicos e Energéticos
Qual definição abaixo descreve o líquido sub-resfriado:
Nota: 20.0
A É a quantidade de vapor existente na mistura líquido-vapor em condição de
saturação.
B É o vapor na temperatura e na pressão de saturação.
C É a substância que se encontra em temperatura inferior e/ou na
pressão superior às de saturação.
D É o vapor que possui menor pressão e/ou maior temperatura que as de
saturação.
E É o vapor altamente superaquecido e com estado de equilíbrio longe do de
saturação.
Você acertou!
Aula Teórica 1
Questão 5/5 - Sistemas Térmicos e Energéticos
Qual definição abaixo descreve um gás:
Nota: 20.0
A É a quantidade de vapor existente na mistura líquido-vapor em condição de
saturação.
B É o vapor na temperatura e na pressão de saturação.
C É a substância que se encontra em temperatura inferior e/ou na pressão
superior às de saturação.
D É o vapor que possui menor pressão e/ou maior temperatura que as de
saturação.
E É o vapor altamente superaquecido e com estado de equilíbrio longe
do de saturação.
Você acertou!
Aula Teórica 1
Questão 1/5 - Sistemas Térmicos e Energéticos
Qual a massa de vapor de água em uma sala de 75 m que contém ar a 25 C, 100kPa e 75% de umidade relativa?
Nota: 20.0
A 1300 kg
B 1,52 kg
C 1520 g
D 0,0013 kg
E 1,3 kg
3 o
Você acertou!
Aula Teórica 2 - e-aula 1
 
UR = (P /P )*100
P @ 25 C = 0,03169 bar
P = 0,75*0,03169 = 0,02377 bar = 0,02377*10 Pa = 2,377 kPa
 
PV = nRT
Pv = (R/MM)T
v = (R/MMa)T /P
v = (8314,6/18)*298/2,377 kPa
v = 57,91 m /kg
 
V = V /m
m = V /v
m = 75/57,91 = 1,3 kg
v vs
vs
o
v
5
v v v
v
v
3
v v v
v v v
v
Questão 2/5 - Sistemas Térmicos e Energéticos
O processo representado pelo desenho abaixo, esboçando uma carta psicrométrica, caracteriza a 
operação de:
 
Nota: 20.0
A Resfriamento simples
B Resfriamento com secagem do ar
C Umidificação simples
D Aquecimento com secagem do ar
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Aula Teórica 2
Questão 3/5 - Sistemas Térmicos e Energéticos
Qual propriedade do ar úmido é lida nas linhas representadas abaixo em uma carta psicrométrica?
 
Nota: 20.0
A TBS
B UR
C TBU
D volume específico
E razão de mistura
 
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Aula Teórica 2
Questão 4/5 - Sistemas Térmicos e Energéticos
O processo representado pelo desenho abaixo, esboçando uma carta psicrométrica, caracteriza a 
operação de:
 
Nota: 20.0
A Resfriamento simples
B Resfriamento com secagem do ar
C Umidificação simples
D Aquecimento com secagem do ar
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Aula Teórica 2
Questão 5/5 - Sistemas Térmicos e Energéticos
“A diminuição da temperatura de uma substância até sua temperatura de congelamento” é a definição de:
Nota: 20.0
A Refrigeração
B Arrefecimento
C Resfriamento
D Congelamento
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Aula Teórica 3
Questão 1/5 - Sistemas Térmicos e Energéticos
Uma determinada máquina térmica tem seu funcionamento regido por um ciclo composto por quatro etapas: 
expansão isobárica de A a B, expansão isotérmica de B a C, contração isobárica de C a D e compressão 
isométrica de D a A. Qual diagrama P x V corresponde a esse ciclo?
Nota: 20.0
A
B
C
D
E
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aula teórica 3
Questão 2/5 - Sistemas Térmicos e Energéticos
Em um sistema de refrigeração, a função do condensador é:
Nota: 20.0
A elevar a pressão do fluido refrigerante,
promovendo sua circulação no sistema
B liquefazer o fluido refrigerante, retirando seu
calor latente
C retirar calor do meio a ser resfriado
D despressurizar o fluido refrigerante da pressão de
condensação até a de vaporização
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AULA TEÓRICA 3
Questão 3/5 - Sistemas Térmicos e Energéticos
Em relação aos trocadores de calor utilizados nos sistemas de refrigeração, qual afirmação está 
incorreta?
Nota: 0.0
A Os condensadores costumam utilizar água ou ar
como fluido refrigerante.
B Trocadores tipo placa podem ser utilizados tanto
para evaporadores quanto para condensadores.
C No evaporador seco o fluido refrigerante entra no
evaporador de forma intermitente através de uma
válvula de expansão, sendo vaporizado e
superaquecido ao receber calor em seu
escoamento dentro dos tubos.
D Os condensadores evaporativos são
constituídos por uma torre de resfriamento de
tiragem mecânica, no interior da qual é
instalada uma série de tubos, por onde escoa o
fluído a ser refrigerado.
aula teórica 3
Questão 4/5 - Sistemas Térmicos e Energéticos
Em um sistema de refrigeração, a função do dispositivo de expansão é:
Nota: 20.0
A elevar a pressão do fluido refrigerante, promovendo
sua circulação no sistema
B liquefazer o fluido refrigerante, retirando seu calor
latente
C retirar calor do meio a ser resfriado
D despressurizar o fluido refrigerante da pressão de
condensação até a de vaporização
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aula teórica 3
Questão 5/5 - Sistemas Térmicos e Energéticos
A gasolina, o etanol e o gás natural são os principais combustíveis utilizados em veículos de passeio no Brasil. Na 
combustão, a gasolina libera maior quantidade de monóxido de carbono, em comparação aos demais combustíveis, e, 
por conter resíduos de enxofre, libera também dióxido de enxofre. A combustão do gás natural, por sua vez, libera 
quantidades significativas de formaldeído. Monóxido de carbono, dióxido de enxofre e formaldeído são poluentes. 
Analise as afirmativas a seguir e assinale a alternativa que apresenta somente afirmações incorretas.
 
I. A gasolina é uma mistura de hidrocarbonetos líquidos, enquanto o etanol e o gás natural apresentam compostos que 
pertencem às funções orgânicas álcool e hidrocarboneto, respectivamente.
 
II. Os três poluentes citados apresentam fórmula: CO, SO e HCHO, respectivamente.
 
III. O formaldeído é o poluente responsável pela formação da chamada “chuva ácida”.
 
IV. O CO , liberado como poluente somente na combustão da gasolina, é o principal responsável pelo efeito estufa.
 
V. Gasolinae gás natural são combustíveis fósseis.
Nota: 20.0
A I e III.
B II e III.
C III e IV.
D II e IV.
2
2
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Aula teórica 4
Questão 1/5 - Sistemas Térmicos e Energéticos
Caldeiras a vapor são: 
Nota: 20.0
A equipamentos destinados produzir e acumular vapor sob
pressão superior à atmosférica, utilizando qualquer fonte
de energia, excetuando-se os refervedores e
equipamentos similares utilizados em unidades de
processo;
B equipamentos destinados a produzir óleo sob pressão;
C equipamentos destinados a consumir vapor;
D equipamentos destinados a converter vapor em água.
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Aula teórica 4
Questão 2/5 - Sistemas Térmicos e Energéticos
 
A ordem numérica correta de preenchimento da segunda coluna é:
Nota: 20.0
A 4 – 5 – 2 – 3 – 1.
B 4 – 2 – 5 – 1 – 3.
C 5 – 4 – 3 – 1 – 2.
D 4 – 5 – 3 – 2 – 1.
E 5 – 2 – 4 – 3 – 1.
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aula teórica 4
Questão 3/5 - Sistemas Térmicos e Energéticos
Para otimização do processo de combustão, pode-se utilizar o recurso:
Nota: 20.0
A aquecimento do ar de combustão.
B resfriamento do ar de combustão.
C aquecimento da água de alimentação.
D resfriamento da água de alimentação.
E aquecimento dos gases da chaminé.
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Aula teórica 4
Questão 4/5 - Sistemas Térmicos e Energéticos
Fumaça preta (fuligem) expelida pela chaminé de uma caldeira indica que o processo de combustão está ocorrendo 
com
Nota: 20.0
A falta de água no tambor da caldeira.
B excessiva temperatura do combustível.
C excesso de ar de combustão.
D falta de ar de combustão.
E falta de óleo no queimador.
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Aula teórica 4
Questão 5/5 - Sistemas Térmicos e Energéticos
O calor fornecido à água pode:
 
1 – aumentar a sua temperatura, mas mantendo-a no estado líquido; 
 
2 – promover a mudança de fase do líquido para o vapor. 
 
Os tipos de calor citados são:
Nota: 20.0
A 1 – Calor sensível e 2 – Calor sensível.
B 1 – Calor latente de sublimação e 2 – Calor sensível. 
C 1 – Calor sensível e 2 – Calor latente de vaporização.
D 1 – Calor latente de fusão e 2 – Calor latente de solidificação.
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Aula teórica 4
Questão 1/5 - Sistemas Térmicos e Energéticos
A turbina a vapor (TV) é uma máquina térmica que aplica a energia termodinâmica contida do vapor para produção de 
trabalho mecânico. As principais partes de uma turbina a vapor são: a carcaça, os mancais, o rotor e as palhetas. Em 
relação à palheta, é correto afirmar que:
Nota: 20.0
A é o “casco” da turbina, responsável por conter todo o
conjunto rotativo e acondicionar os bocais de entrada e saída
do vapor.
B é composto pelas palhetas – transformam a energia do vapor
em trabalho – e pelo eixo – responsável pela transmissão do
torque.
C é projetada para apresentar pressões diferentes nas
duas faces, tendo como consequência uma força
resultante que gira o eixo.
D suporta o rotor sobre a carcaça inferior.
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AULA TEÓRICA 5
Questão 2/5 - Sistemas Térmicos e Energéticos
100 kJ de calor é adicionada a um ciclo de Carnot a 1000 K. O ciclo rejeita calor a 300 K. Quanto trabalho o ciclo 
produz e quanto calor o ciclo rejeita, respectivamente?
Nota: 20.0
A 70 kJ; 100 kJ
B 30 kJ; 70kJ
C 70 kJ; 30kJ
D 30 kJ; 100 kJ
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AULA TEÓRICA 5
 
Questão 3/5 - Sistemas Térmicos e Energéticos
Existe um componente do motor de combustão interna que possui a função de tampar os cilindros formando a câmara 
de combustão. Marque a opção que o indica CORRETAMENTE.
Nota: 20.0
A Cabeçote
B Bloco de cilindros
C Volante
D Pistão
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AULA TEÓRICA 6
Questão 4/5 - Sistemas Térmicos e Energéticos
Um motor a diesel de seis cilindros tem um volume total de 12,0 litros e taxa de compressão de 16:1. Com base no ciclo padrão de ar Diesel, 
qual a razão entre o volume deslocado por um cilindro ao final do processo de fornecimento de calor, a pressão constante, e o volume máximo 
desse mesmo cilindro se a razão de corte é igual a 2,5?
Nota: 20.0
A Menor que 0,10
B Entre 0,10 e 0,12
C Entre 0,12 e 0,18
D Entre 0,18 e 0,2
E Maior que 0,20
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AULA TEÓRICA 6
 
 
 
 
 
 
Questão 5/5 - Sistemas Térmicos e Energéticos
Nas aplicações reais, as transformações do ciclo Rankine não são totalmente reversíveis. Algumas modificações são 
realizadas para o aumento da eficiência do ciclo, com foco em:
Nota: 20.0
A reduzir a temperatura de transferência de calor para o fluido
na caldeira e aumentar a temperatura na qual o calor é
rejeitado pelo fluido no condensador.
B aumentar a temperatura de transferência de calor para o
fluido na caldeira e reduzir a temperatura na qual o calor
é rejeitado pelo fluido no condensador.
C reduzir a temperatura na qual o calor é rejeitado pelo fluido
no condensador e eliminar a perda de carga por conta do
escoamento do fluido nas tubulações e nos equipamentos.
D aumentar a temperatura de transferência de calor para o
fluido na caldeira e eliminar a perda de carga por conta do
escoamento do fluido nas tubulações e nos equipamentos.
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AULA TEÓRICA 5
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
DISCIPLINA: 
SISTEMAS TÉRMICOS E 
ENERGÉTICOS 
AULA 1 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Prof.ª Ana Carolina Tedeschi Gomes Abrantes 
 
 
2 
 
 
CONVERSA INICIAL 
Prezados alunos, meu nome é Ana Carolina e terei o prazer de 
desenvolver com vocês a disciplina de Sistemas Térmicos e Energéticos. 
Iniciaremos nossos trabalhos abordando conceitos fundamentais para o 
desenvolvimento de todo o conteúdo. Nós revisaremos alguns conceitos da 
Termodinâmica vistos na disciplina “Física - Termodinâmica e Ondas”. 
Aprofundaremos essa ciência para que seja possível a aplicação de suas leis 
nos processos industriais. Por último, definiremos “Máquinas Térmicas” para que 
seja possível o entendimento da aplicação dos equipamentos que serão 
estudados posteriormente. Bons estudos! 
 
CONTEXTUALIZANDO 
O engenheiro de produção tem a importante tarefa de gerenciar os 
recursos humanos, financeiros e materiais de uma empresa, com o objetivo de 
aumentar sua produtividade e rentabilidade. Para isso, é relevante que sua 
formação aborde o funcionamento dos equipamentos utilizados no processo 
produtivo, visando otimizar a integração da mão de obra e da matéria-prima com 
estes equipamentos. São muitos os equipamentos fabris utilizados nas indústrias 
químicas e de manufatura, sendo praticamente impossível abordar todos eles 
em um curso de engenharia. Porém, alguns desses equipamentos são aplicados 
com maior frequência na indústria, sendo essencial o aprendizado a respeito 
deles. Entre tais equipamentos estão aqueles que compõem os Sistemas 
Térmicos e Energéticos. Estes sistemas, muitas vezes, estão relacionados ao 
Setor de Utilidades de uma fábrica, setor responsável por fornecer insumos 
indispensáveis ao processo fabril: energia elétrica, vapor, água de resfriamento, 
ar de instrumento, refrigeração, etc. Por não estarem relacionados diretamente 
com o produto final, os equipamentos relacionados a esses sistemas são 
utilizados em todas as indústrias de forma semelhante, sendo possível, portanto, 
adequar os assuntos que serão abordados nesta disciplina a qualquer aplicação. 
 
 
3 
 
 
TEMA 1 - PROPRIEDADES DE SUBSTÂNCIAS PURAS 
Uma substância pura é aquela formada por apenas um tipo de elemento, 
seja atômico ou molecular. Porém, observamos que, em uma aplicação real, não 
encontramos substâncias 100% puras, ou seja, sem algum tipo de mistura ou 
contaminação. Dessa forma, para podermos aplicar os conceitos deste tema em 
sistemas reais, iremos considerar como substâncias puras aquelas que possuem 
contaminação desprezível ou que a composição química seja constante e 
homogênea durante sua aplicação no processo industrial. Iremos considerar a 
água e o ar atmosférico como substâncias puras, por exemplo. 
Essas substâncias são encontradas e utilizadas, normalmente, em mais 
de um estado físico, seja sólido, líquido ou vapor, e a compreensãodas opções 
de mudança entre essas fases se faz necessária. De forma simples, uma 
substância sofre mudança de fase quando recebe ou cede calor, resultando na 
mudança do seu estado físico. Cada estado físico representa o quanto seus 
átomos e/ou moléculas estão coesas, sendo necessário realizar uma 
significativa troca de energia térmica para que as forças de coesão se 
modifiquem significativamente. Elevada força de coesão é encontrada no estado 
sólido, correspondendo a um baixo nível de energia interna. Em contrapartida, 
baixa força de coesão é verificada no estado gasoso, quando a substância 
apresenta maiores valores de energia interna. 
O estado físico de uma substância pura é definido por duas variáveis 
intensivas independentes, normalmente temperatura, pressão e/ou volume 
específico (em pares). Após a determinação de duas das variáveis, as demais 
propriedades tornam-se dependentes. 
Mudanças de fases em substâncias puras ocorrem em temperaturas 
constantes, porém não se surpreenda se na prática você verificar que a 
temperatura se modifica durante esse processo. Lembre-se de que os fluidos 
que trabalhamos no dia a dia possuem algum tipo de contaminação, e isso pode 
acarretar esse comportamento. Ao receber calor, uma substância pode sofrer 
fusão (de sólido para líquido), vaporização (de líquido para vapor) e sublimação 
(de sólido para vapor). Ao perder energia térmica, a substância pode passar de 
 
 
4 
 
vapor para líquido (condensação ou liquefação), de líquido para sólido 
(solidificação) e de vapor para sólido (sublimação). Existe uma condição em que 
há equilíbrio entre as três fases e, portanto, elas coexistem. Essa condição é 
conhecida como ponto triplo, e mais de um tipo de mudança de fase podem 
ocorrer. 
Veja a figura a seguir, que exemplifica as mudanças de fases para a água. 
Figura 1: Representação de mudança de fase para a água 
 
Fonte: <http://www.shutterstock.com/pic-241178560/stock-vector-phase-or-state-of-matter-
phase-transition-this-diagram-shows-the-different-phase-transitions-for-example-
water.html?src=fT-HL317_Yuw5ZJZdUqX9w-1-5>. 
Especificamente no processo de mudança de fase entre líquido e vapor, 
de grande aplicação industrial, a temperatura e a pressão são conhecidas como 
de saturação e podem ser correlacionadas em diagramas, que estudaremos 
mais a diante. O líquido e o vapor na temperatura e na pressão de saturação são 
chamados de saturados. 
Durante a condensação ou vaporização, as duas fases coexistem até a 
transformação total de uma fase em outra. É comum quantificar a porção de 
líquido existente no vapor saturado por meio de uma propriedade definida como 
título. Tal propriedade informa a percentagem de vapor contida em uma mistura 
e é representada pela letra x, conforme equação abaixo. 
𝑥 = 
𝑚𝑣
𝑚𝑣+𝑚𝑙
. 100 
 
 
5 
 
em que 𝑚𝑣 é a massa de vapor e 𝑚𝑙 é a massa de líquido de uma determinada 
mistura. 
É possível trabalharmos com líquidos e vapores que não se apresentam 
nas condições de saturação. O líquido que se encontra em temperatura inferior 
e/ou na pressão superior às de saturação é conhecido como sub-resfriado. Da 
mesma forma, o vapor que possua menor pressão e/ou maior temperatura que 
as de saturação é definido como superaquecido. Vapores altamente 
superaquecidos e com estado de equilíbrio longe do de saturação são chamados 
de gases. 
Como simplificação, os gases são normalmente estudados como gases 
ideais, verifique suas características no site: 
http://brasilescola.uol.com.br/fisica/gas-ideal.htm 
As variáveis que definem seu estado podem ser correlacionadas em 
equações de estado. A equação mais simples e amplamente conhecida foi 
desenvolvida para uma substância compressível simples, podendo ser aplicada 
com cautela em outras condições. Esta equação é chamada de equação de 
estado para gases perfeitos e é representada abaixo: 
𝑃𝑉 = 𝑛�̅�𝑇 
em que 𝑃 é a pressão (Pa), 𝑉 o volume (m³), 𝑛 o número de mols, 𝑇 a 
temperatura (K) e �̅� a constante universal dos gases (8,3145 𝐽 𝑚𝑜𝑙. 𝐾⁄ ). 
Para um determinado gás, a constante universal dos gases pode ser substituída 
pela constante do próprio gás (R), como se segue: 
𝑃𝑉 = 𝑚𝑅𝑇, 𝑅 =
�̅�
𝑀
 
em que 𝑀 é a massa molar do gás (𝑘𝑔 𝑚𝑜𝑙)⁄ e 𝑚 a massa do gás (𝑘𝑔). 
http://brasilescola.uol.com.br/fisica/gas-ideal.htm
 
 
6 
 
TEMA 2 - DIAGRAMAS E TABELAS 
Os diagramas de fases são gráficos que correlacionam duas variáveis 
independentes das substâncias puras. As variáveis mais utilizadas são a 
temperatura e a pressão. Nesses diagramas, é possível verificar as linhas de 
equilíbrio entre as fases, as quais representam as condições em que ocorrem as 
mudanças de fases. A Figura 2 representa um exemplo genérico: 
 
Figura 2: Diagramas binário (direita) e ternário (esquerda) de fases 
 
Fonte: <http://www.shutterstock.com/pic-346560500/stock-photo-phase-diagram-2-
dimensional-and-3-dimensional.html?src=Wz88fcYtslheSduOh8x-1Q-1-3>. 
 
Observe que as regiões delimitadas pelas linhas representam o estado 
físico no qual a substância se encontra em uma determinada faixa de 
temperatura e pressão. O estado gasoso é observado em baixas pressões, 
enquanto que pressões mais elevadas resultam nos estados sólido e líquido, 
dependendo da temperatura. 
Há uma intersecção, entre as linhas de mudança de fase, que representa 
o ponto triplo, ou seja, condição em que as três fases coexistem. Na extremidade 
da linha entre os estados líquido e gasoso – de condensação/vaporização – 
encontra-se o ponto crítico. Esse ponto representa, principalmente, a 
temperatura máxima em que o líquido pode existir. Em pressões supercríticas 
não se observa mudança de fase. 
 
 
7 
 
A água é o principal fluido que iremos trabalhar nesta disciplina e, 
portanto, é importante conhecermos o seu diagrama de fases (Figura 3). 
 
Figura 3: Diagrama binário de fases para a água 
 
Fonte: <http://www.shutterstock.com/pic-346560542/stock-photo-binary-phase-diagram-of-
water-h2o.html?src=CkBFnDwY-REzBsiGi-zGHw-1-5>. 
 
Outros diagramas, também encontrados, são os que correlacionam 
pressão e temperatura com volume específico (). Nesses gráficos costuma-se 
representar somente uma curva com pico máximo (ponto crítico) relacionada à 
mudança de fase entre líquido e vapor. A região abaixo da curva representa a 
coexistência de líquido e vapor, enquanto que a esquerda é a região que 
caracteriza o líquido e a direita é a região do vapor. As linhas tracejadas 
reproduzem as condições de pressão constante (isobárica) no diagrama T 
versus  e de temperatura constante (isotérmica) no diagrama P versus . 
 
 
 
 
 
8 
 
Figura 4: Outros diagramas binários de mudança de fase 
 
Fonte: Çengel e Boles (2013). 
 
Existe também a possibilidade de representarmos as variáveis de uma 
substância pura e seus respectivos estados físicos em um diagrama 3D, 
normalmente relacionando T, P e  (Figura 2). Embora forneça um maior número 
de informações, é conveniente utilizarmos os diagramas bidimensionais para 
uma análise termodinâmica, os quais são projeções das superfícies do diagrama 
3D. 
Ainda que os diagramas sejam muito úteis para avaliarmos o 
comportamento de uma substância pura, suas propriedades termodinâmicas são 
usualmente apresentadas em tabelas. Dessa forma, torna-se prática a coleta de 
dados para o estudo termodinâmico dos sistemas. 
Nessas tabelas, é necessário definir condições diferentes para duas variáveis 
intensivas independentes (temperatura e pressão, por exemplo) para então 
encontrarmos os valores das demais propriedades na linha horizontal 
correspondente (volume específico, entalpia específica, energia interna 
específica, entropia específica, etc.). Quando a substância em questão é a água, 
chamamos essas tabelas de Tabelas de Vapor, podendo correlacionar as 
variáveis para as condições de saturação, além dascondições de vapor 
superaquecido e líquido sub-resfriado. Como exemplo, abaixo se encontra uma 
Tabela de Vapor para a condição de saturação líquido-vapor da água. 
 
 
9 
 
Figura 5: Tabela de vapor 
 
Fonte: ÇENGEL e BOLES (2013). 
 
TEMA 3 - LEIS DA TERMODINÂMICA 
A Termodinâmica nos rodeia em todos os lugares: ao cozinharmos em 
uma panela de pressão, ao utilizarmos um automóvel para nos locomover, no 
orvalho formado pela manhã, no vapor utilizado para esterilizar materiais 
hospitalares. Esses são alguns dos infinitos exemplos possíveis de 
serem citados. 
Na indústria não é diferente. Diversos processos envolvendo energia, 
tanto em sua forma térmica quanto mecânica, são necessários para a obtenção 
de produtos de maior valor agregado. Caldeiras geram vapor que aquece 
produtos intermediários e move turbinas. Motores a combustão permitem que 
geradores elétricos sejam utilizados em situações que a energia da 
concessionária não está disponível. Refrigeração é necessária tanto na 
produção quanto em ambientes que acondicionam equipamentos de laboratório 
ou alimentos perecíveis. Portanto, não há como estudarmos os Sistemas 
 
 
10 
 
Térmicos e Energéticos sem compreendermos os conceitos da Termodinâmica 
e suas aplicações. 
A Termodinâmica surgiu da necessidade de o Homem entender situações 
do cotidiano que envolvem calor. Conforme esta ciência foi se desenvolvendo, 
quatro leis foram estabelecidas com o intuito de descrever e equacionar estas 
situações. São elas: Lei Zero, 1.ª Lei, 2.ª Lei e 3.ª Lei. 
Lei Zero: Também conhecida como Princípio do Equilíbrio Térmico, define que 
quando dois corpos de temperaturas diferentes estão em contato, calor fluirá do 
corpo mais quente para o corpo mais frio até que a temperatura dos dois corpos 
seja a mesma. Da mesma forma, se dois corpos estiverem em equilíbrio com um 
terceiro, estarão em equilíbrio entre si, ou seja, com a mesma temperatura. 
1ª Lei: Também conhecida como Princípio da Conservação da Energia, esta lei 
afirma que a energia não pode ser criada ou destruída, somente transformada. 
Na consideração mais simples, somente para energia térmica, a soma do 
trabalho (W) realizado ou recebido por um sistema e do calor (Q) trocado por ele 
é igual a sua variação de energia interna (U). Ou seja, 
𝑸 + 𝑾 = ∆𝑼 
Observa-se que, para um gás perfeito, somente há realização de trabalho 
quando ocorre variação de volume, e variação da energia interna quando houver 
mudança de temperatura. 
O principal legado dessa lei é a sua aplicação, não somente considerando 
a energia interna, mas também a energia total (E), que, normalmente, abrange 
também as energias cinética (Ec) e potencial (Ep). Assim, a equação aplicada 
ao balanço energético de sistemas fechados 
se torna: 
𝑑 (𝑈 + 𝐸𝑐 + 𝐸𝑝)
𝑑𝑡
= �̇� + �̇� 
em que �̇� é a potência relacionada ao fluxo de calor, e �̇� é a potência 
relacionada ao trabalho. 
 
 
11 
 
Enquanto que, para sistemas abertos, considera-se também a energia contida 
nas correntes de entrada e saída: 
𝑑 (𝑈 + 𝐸𝑐 + 𝐸𝑝)
𝑑𝑡
= �̇� + �̇�𝑠 + �̇�𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎(ℎ + 𝑒𝑐 + 𝑒𝑝)𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎 − �̇�𝑠𝑎𝑖(ℎ + 𝑒𝑐 + 𝑒𝑝)𝑠𝑎𝑖 
em que �̇�𝑠 é a potência relacionada ao trabalho do eixo, �̇� é a vazão mássica, 
ℎ é a entalpia específica, 𝑒𝑐 é a energia cinética específica e 𝑒𝑝 a energia 
potencial específica. 
2ª Lei: Esta lei relata que os processos ocorrem espontaneamente em uma 
determinada direção, sendo necessário realizar um gasto energético para forçar 
a operação contrária. É o caso do fluxo de calor de um objeto quente para outro 
mais frio (Figura 6). 
Figura 6: Representação da 2.ª lei da termodinâmica 
 
Fonte: <http://www.shutterstock.com/pic-351766562/stock-vector-second-law-of-
thermodynamics.html?src=DJPa9OSMzPAZWSDA6kxkdQ-1-0>. 
Esta questão de irreversibilidade do sistema é mensurada por uma 
grandeza chamada Entropia, a qual mede a parcela de energia que não pode 
mais ser transformada em trabalho em transformações termodinâmicas. Para 
processos naturais e em sistemas isolados, a Entropia sempre aumenta e é 
máxima quando o sistema se encontra em equilíbrio. 
 
 
 
 
12 
 
Nessa lei é possível também observar que a energia é quantificada no 
balanceamento de energia e qualificada de acordo com o aproveitamento útil do 
processo de transformação. A partir desta lei tem-se a explicação do porquê 
trabalho pode ser convertido totalmente em calor, porém o mesmo não é 
verificado para o processo oposto, assim como da impossibilidade de transferir 
calor de um corpo frio a outro quente de forma espontânea. 
A partir do conceito envolvido na Segunda Lei da Termodinâmica, 
desenvolveu-se o estudo das Máquinas Térmicas, praticamente o principal 
objeto de estudo desta disciplina. 
3ª Lei: Esta lei especifica, pelo Princípio de Nernst, que a Entropia é nula quando 
o sistema se encontra no zero absoluto de temperatura, ocorrendo para todos 
os cristais perfeitos. Para outras substâncias, pode-se afirmar que a entropia é 
mínima em 0K e que em qualquer outra situação será 
sempre positiva. 
 
TEMA 4 - MÁQUINAS TÉRMICAS 
Máquinas térmicas realizam trabalho a partir da diferença de temperatura 
entre duas fontes, a fria e a quente. Na retirada de calor de uma fonte quente, 
parte dessa energia realiza trabalho, enquanto a outra parte é descartada para 
a fonte fria (Figura 7). Quanto menor a perda de calor para a fonte fria, maior a 
eficiência da máquina térmica. 
 
 
 
 
 
 
 
 
13 
 
Figura 7: Funcionamento de uma máquina térmica 
 
Fonte: <http://www.infoescola.com/fisica/maquina-termica/>. 
 
Há registro da utilização do calor para a realização de trabalho mecânico 
desde a Antiguidade, com o uso do vapor. O inventor grego Heron (século I d.C.) 
construiu um objeto constituído por uma esfera de metal com dois orifícios por 
onde escapava vapor, produzido pelo aquecimento da água, girando a esfera 
(Figura 8). 
 
Figura 8: Dispositivo desenvolvido por Heron 
 
Fonte: <http://www.ancient-wisdom.com/greekautomata.htm>. 
 
 
 
14 
 
No século XVIII foram construídas máquinas capazes de realizar 
trabalhos industriais, porém com baixos rendimentos. Por volta de 1770, o 
inventor escocês James Watt desenvolveu uma máquina mais eficiente 
utilizando o conceito de máquina térmica aplicada até os dias atuais. Energia 
térmica retirada de uma fonte quente foi utilizada para movimentar um pistão, 
sendo parte dessa energia descartada para uma fonte fria. 
Figura 9: Dispositivo desenvolvido por Watt 
 
Fonte: <http://averdadedafisica.blogspot.com.br/2012/08/james-watt-de-instrumentos-
cientificos.html>. 
 
A máquina térmica inventada por Watt foi empregada em moinhos, no 
acionamento de bombas, em locomotivas e em barcos a vapor. Foi utilizada 
também para acionar equipamentos industriais nas fábricas, motivando a 
Revolução Industrial. 
As máquinas térmicas trabalham em ciclos e são consideradas ideais 
quando obedecem ao ciclo proposto por Nicolas Léonard Sadi Carnot, em 1824. 
O ciclo de Carnot considera uma sequência de transformações gasosas 
reversíveis frente a duas fontes térmicas (Figura 10). Quanto maior a 
temperatura da fonte quente, maior é o rendimento da máquina operando neste 
ciclo, desde que a substância se comporte como um gás ideal. 
 
 
 
15 
 
Figura 10: Ciclo de Carnot 
 
Fonte: <http://www.mspc.eng.br/termo/termod0510.shtml>. 
 
O ciclo de Carnot é composto por duas transformações isotérmicas, 
durante os processos de expansão e compressão do gás, intercaladas com 
transformações adiabáticas. O seu rendimento pode ser calculado por: 
 = 1 −
|𝑄𝐹|
|𝑄𝑄|
= 1 −
𝑇𝐹
𝑇𝑄
 
em que:  = rendimento. 
 QF = calor liberado durante a compressão, J. 
QQ = calor absorvido durante a expansão, J. 
TF = temperatura da fonte fria, K. 
TQ = temperatura da fonte quente, K. 
As máquinas térmicas podem ser classificadasem função do sistema em 
que trabalham. Em sistemas abertos são chamadas de máquinas dinâmicas com 
característica motora, transformando energia térmica em energia cinética, como 
em turbinas, ou geradora, transformando energia cinética em energia térmica, 
na forma de pressão (turbocompressores). 
 
 
16 
 
As máquinas térmicas volumétricas são aplicadas em sistemas fechados, 
também se dividindo em motoras e geradoras. As motoras são constituídas por 
um fluido com elevada energia térmica, que movimenta um embolo ou pistão. 
Nas geradoras, o fluido tem sua energia térmica e/ou pressão aumentada devido 
à redução forçada de seu volume por causa da realização de um trabalho externo 
sobre o fluido. 
 
NA PRÁTICA 
Vamos agora resolver alguns exercícios relacionados aos conceitos desta 
aula. 
Aplicação 1: Uma esfera oca de 16 cm de diâmetro interno é pesada em uma 
balança de precisão, quando vazia e também depois de cheia com um gás 
desconhecido a 0,6 MPa. A diferença de peso entre essas duas condições é de 
0,02 N. A temperatura ambiente é 25oC. Assumindo-se que seja uma substância 
pura, qual é esse gás? 
Resolução: 
Para identificarmos o gás utilizado no enchimento da esfera, precisamos 
saber qual o valor da sua massa molar (M), a qual pode ser obtida pela equação 
de estado dos gases perfeitos. 
𝑃𝑉 = 𝑚𝑅𝑇, 𝑅 =
�̅�
𝑀
 
Para o cálculo da massa molar, inicialmente temos que obter o valor da 
constante (R) desse gás. Fique atento para as unidades das variáveis, as quais 
devem estar no mesmo sistema. Uma vez que a pressão foi dada em Pa e o 
peso em N, utilizaremos o sistema internacional de unidades. 
Observe que o enunciado do problema já nos fornece a pressão (P) e a 
temperatura (T) em que esse gás se encontra. O volume ocupado pelo gás é 
função do raio interno, r, da esfera e pode ser calculado por: 
 
 
17 
 
𝑉 =
4𝜋𝑟3
3
=
4𝜋(
0,16
2 𝑚)
3
3
= 0,00215 𝑚3 
A massa do gás referente a esse volume é obtida utilizando a segunda lei 
de Newton, em que força (F) é o peso medido e a aceleração (a) a força da 
gravidade. 
𝐹 = 𝑚𝑎 → 𝑚 =
𝐹
𝑎
=
0,02 𝑁
9,81
𝑚
𝑠2
= 0,002 𝑘𝑔 
Isolando R na equação de estado e substituindo as variáveis, temos: 
𝑅 =
𝑃𝑉
𝑚𝑇
=
600000 𝑃𝑎 . 0,00215 𝑚3 
0,002 𝑘𝑔 . 298 𝐾
= 2164,4
𝐽
𝑘𝑔. 𝐾
 
Utilizando a constante universal dos gases ideais (�̅�) igual a 8315,9 
J/kmol.K, obtemos a massa molar do gás. 
𝑀 =
�̅�
𝑅
=
8315,9
𝐽
𝑘𝑚𝑜𝑙
𝐾
2164,4
𝐽
𝑘𝑔
𝐾
= 3,84
𝑘𝑔
𝑘𝑚𝑜𝑙
 
Essa massa molar é bastante baixa. Ao pesquisar a respeito da massa 
molar dos gases, encontra-se que o gás He (hélio) é um gás nobre que possui 
M = 4 kg/kmol, muito próximo ao valor calculado. Assim, conclui-se que o gás 
adicionado no interior da esfera é o gás He. 
Aplicação 2: Um ciclo de Carnot trabalha entre duas fontes térmicas: uma 
quente (temperatura de 300°C) e uma fria (temperatura -50°C). Qual o 
rendimento dessa máquina em percentual? 
Resolução: 
Para o cálculo do rendimento do ciclo de Carnot, utiliza-se a equação 
abaixo, substituindo as temperaturas das fontes fria (TF) e quente (TQ), em 
Kelvin. 
 
 
 
18 
 
 = 1 −
|𝑇𝐹|
|𝑇𝑄|
= 1 −
273 − 50
273 + 300
= 0,61 
O valor encontrado refere-se ao rendimento na medição unitária 
(de 0 a 1), sendo necessário multiplicar por 100 para obtermos em porcentual. 
0,61.100 = 61% 
Portanto, o rendimento desse ciclo é de 61%. 
 
SÍNTESE 
Nesta rota revisamos as propriedades das substâncias puras e como 
essas são representadas em diagramas e tabelas. Verificamos as leis da 
Termodinâmica que regem a transferência de energia, envolvendo estas 
substâncias e a correlação destas leis com as máquinas térmicas. 
 
 
REFERÊNCIAS 
NETZ, P. A. Fundamentos da Físico-Química. Porto Alegre: Artmed, 2005. 
KLAR, A. E. A água no sistema. São Paulo: Nobel, 1988. 
ÇENGEL, Y. A.; BOLES, M. A. Termodinâmica. 7. ed. Mc Graw Hill, 2013. 
DOMÍNGUEZ, M. M.; ANTONIO, A. J. R.. Máquinas Térmicas. Madrid: UNED, 
2014. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
DISCIPLINA: 
SISTEMAS TÉRMICOS E 
ENERGÉTICOS 
AULA 2 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Prof.ª Ana Carolina Tedeschi Gomes Abrantes 
 
 
2 
 
 
CONVERSA INICIAL 
Bem-vindos ao mundo da Psicrometria! Nesta rota abordaremos a 
fundamentação dos processos de (des)umidificação, nos quais ocorrem as 
transferências de massa e de calor. Trabalharemos com dois fluidos – o ar 
atmosférico e a água – que serão considerados como substâncias puras em 
nossa análise. O principal termo citado será “umidade do ar”, o qual utilizamos 
corriqueiramente, porém sem pensar nos princípios físicos envolvidos. Vocês 
sabem por que encontramos orvalho pela manhã? E qual a razão de os 
alimentos se desidratarem quando abertos na geladeira? Após este estudo 
vocês serão capazes de responder a essas questões e muitas outras aplicadas 
ao ambiente industrial. Bons estudos! 
 
CONTEXTUALIZANDO 
Psicrometria é a ciência que estuda as misturas de ar e vapor d´água, ou 
seja, a umidade do ar. Expandindo-a para outros processos: estuda as misturas 
binárias nas quais um dos componentes é um vapor condensável. Sua 
denominação vem do grego psychro, que significa frio. 
O ar atmosférico é uma mistura de gases (N2, O2, CO2, Ar, etc.) com vapor 
de água e contaminantes diversos, como particulados. Quando estes dois 
últimos são removidos, denominados o ar como ar seco, o qual possui 
composição praticamente constante: 78%v de N2, 21%v de O2, 0,9%v de Ar e 
0,1%v de outros gases. Podemos considerá-lo como um gás perfeito por ser uma 
mistura homogênea. A partir da sua composição é possível calcular a massa 
molecular (Mar) e a constante do gás (Rar) para o ar seco, sendo 28,966 kg/kmol 
e 287,035 J/kgK, respectivamente. 
No caso do vapor d’água, também podemos considerá-lo como um gás 
perfeito por se tratar de um composto químico. A massa molecular (MH2O) e a 
constante do gás (RH2O) para o vapor d’água já são conhecidas: 18,02 kg/kmol e 
461,52 J/kgK, respectivamente. 
 
 
 
3 
 
Conhecer as condições de umidade do ar se faz importante em diversas 
áreas, como no armazenamento e na conservação de alimentos, por 
refrigeração ou por secagem, no condicionamento de ar para conforto térmico e 
no tratamento de ar de instrumento industrial, por exemplo. Nesses processos 
há não somente transferência de calor, mas também de massa, que dependem 
da temperatura e da umidade do fluido gasoso e da temperatura do líquido que 
entra em contato. 
 
TEMA 1 - PROPRIEDADES DO AR ÚMIDO 
As propriedades do ar úmido estão associadas à temperatura (de bulbo 
seco, de bulbo úmido e do ponto de orvalho), à quantidade de vapor d’água 
(pressão de vapor, razão de mistura, umidades específica, absoluta e relativa, e 
grau de saturação), ao volume ocupado (volume específico) e à energia nele 
contida (entalpia). 
Temperatura de bulbo seco (TBS): é a temperatura indicada por um termômetro 
comum. 
Temperatura de bulbo úmido (TBU): é a temperatura indicada por um termômetro 
que possui seu bulbo envolto por uma manta absorvente molhada, como tecido 
ou algodão, por exemplo. A evaporação da água acarreta a diminuição da 
temperatura medida. Essa medição deve ser realizada em ambiente ventilado, 
com o ar que se quer medir a uma velocidade mínima entre 2 e 5 m/s. 
Observe na Figura 2, a seguir, que a TBU é menor do que a TBS, a não 
ser quando o ar estiver saturado. Conhecendo seus valores é possível obter a 
umidade relativa do ar, seja por cálculos, por tabelas ou gráficos específicos. 
 
 
 
 
 
 
 
4 
 
Figura 2: Medição de temperatura de bulbo seco e de bulbo úmido. 
 
Fonte: <http://ocw.upm.es/produccion-animal/produccion-avicola/contenidos/TEMA_3/3-2-
condiciones-ambientales-ta-y-hr/view>. 
 
Temperatura de ponto de orvalho (TPO): é a temperatura na qual o vapor d’água 
contido no ar começa a se condensar devido à saturação do arúmido. 
Basicamente, essa condição é alcançada por resfriamento, mantendo a razão 
de mistura e a pressão constantes. 
Pressão de vapor (pv): todo componente gasoso em uma mistura exerce uma 
pressão em todas as direções, pressão essa que depende da sua concentração. 
Enquanto o meio não se torna saturado deste componente, chama-se essa 
pressão de pressão parcial de vapor (pv). No caso de saturação, tal pressão é 
máxima e denominada pressão de saturação (pvs). 
 
Razão de mistura (w): é a razão entre a massa de vapor d’água e a massa de ar 
seco de uma amostra da mistura. 
Umidade absoluta (UA): é a quantidade mássica de vapor d’água da mistura em 
um determinado volume de ar úmido. 
Umidade relativa (UR): é a razão da pressão parcial do vapor d’água e a pressão 
de saturação, na mesma temperatura, normalmente expressa em porcentagem. 
𝑈𝑅 =
𝑝𝑣
𝑝𝑣𝑠
. 100 
 
 
5 
 
Umidade específica (UE): é a relação entre as massas de vapor d’água e de ar 
úmido. 
Grau de saturação: é a relação entre as razões da mistura atual e da mistura 
saturada, na mesma temperatura e pressão. 
Volume especifico (v): é o volume por unidade de massa de ar seco 
(m3/kgar seco). 
Entalpia específica (h): é a energia contida no ar úmido por unidade de massa 
de ar seco (kJ/kgar seco). 
 
 
TEMA 2 - MEDIÇÃO DA UMIDADE DO AR 
A umidade do ar é medida por instrumentos chamados higrômetros, que 
podem se basear em princípios de funcionamento diferentes, conforme 
tabela abaixo. 
 
Tipos de Higrômetros e seus princípios de funcionamento 
Condensação: Inventado por Daniell, determina o ponto de orvalho por condensação 
do fluido interno as esferas, devido ao resfriamento causado pelo molhamento do 
tecido que envolve uma delas. Leia como é seu funcionamento em: 
<http://mfisica.nonio.uminho.pt/patrimonio/alfa/pat_alf_h.html>. 
Absorção: Absorção da umidade por um material higroscópico, medindo-se a variação 
de massa desse material. Pode-se também ter uma referência qualitativa pela 
mudança de cor do material. 
Elétricos: Pode medir a variação da resistência elétrica de um condutor contendo sal 
higroscópico, em função da umidade, ou a capacitância elétrica de um capacitor. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
6 
 
Ótico: Mede a espessura de um filme higroscópico utilizando a intensidade da luz 
refletida em função da umidade. 
Psicrômetro: Medição da temperatura com um termômetro de bulbo seco e outro de 
bulbo úmido. A diferença de valores é proporcional à umidade. Visualize um modelo 
bastante comum em: <http://www.incoterm.com.br/ tecnica/5195+03+0+00+termo-
higrometro+analógico+bulbo+seco+e+úmido>. 
Fio de cabelo: O cabelo humano (sem gordura) é capaz de ter seu tamanho 
aumentado ao absorver umidade e de contrair quando a perde, essa variação de 
comprimento é ampliada e transmitida a um indicador. Leia mais em: 
<http://www.astro.mat.uc.pt/novo/observatorio/site/museu/T0389hig.htm>. 
 
É de grande importância a escolha de um instrumento adequado ao processo 
que se deseja controlar, uma vez que um resultado confiável nos possibilita trabalhar no 
aumento da eficiência desse processo. Atualmente, os instrumentos mais utilizados são 
o psicrômetro e o digital, este com base em princípios elétricos. 
 
Figura 3: (a) Relógio digital com medição de temperatura e umidade. (b) Medidor digital de 
temperatura e umidade de aplicação comercial e industrial. 
 
 
(a) (b) 
 
Fonte: <www.highmed.com.br>. 
 
TEMA 3 - UMIDADE RELATIVA 
A umidade relativa (UR) nos informa quão perto da saturação o ar úmido 
se encontra, sendo o valor de 0% a ausência de vapor d’água e 100% a 
saturação deste ar, em uma determinada temperatura e pressão. É a umidade 
 
 
7 
que costumamos trabalhar no nosso dia a dia quando avaliamos as condições 
meteorológicas (Figura 4), por exemplo. 
 
Figura 4: Exemplo de previsão do tempo com destaque para a umidade informada 
 
Fonte: <http://www.climatempo.com.br/>. 
 
Analiticamente, a umidade relativa pode ser calculada conhecendo-se 
previamente a temperatura de ponto de orvalho (TPO) e a temperatura ambiente, 
também nomeada como bulbo seco (TBS), pela fórmula: 
𝑈𝑅(%) = 𝑒
[5417(
1
𝑇𝐵𝑆
 − 
1
𝑇𝑃𝑂
)]
. 100 
Na prática, a determinação da temperatura do ponto de orvalho não é 
muito usual, sendo mais adequado obter a umidade relativa a partir dos dados 
fornecidos por um psicrômetro (TBS e TBU, em oC). Nesse caso, a umidade 
relativa é obtida por: 
𝑈𝑅(%) =
𝑝𝑣
𝑝𝑣𝑠
. 100 
 𝑒𝑚 𝑞𝑢𝑒 𝑝𝑣 = 𝑝𝑣𝑠𝑚 − [𝐴. 𝑃(𝑇𝐵𝑆 − 𝑇𝐵𝑈)] 
Para esse cálculo, a constante psicrométrica A, a ser utilizada, depende 
da movimentação do ar, a qual interfere na medição da TBU. Para ambientes 
ventilados, essa constante vale 0,00067 oC-1, enquanto que se deve utilizar o 
valor de 0,0008 oC-1 para ambientes sem ventilação. P representa a pressão 
atmosférica local, em mmHg, e pvs e pvsm às pressões máximas de vapor 
(mmHg) para a TBS e a TBU, respectivamente. As pressões máximas podem 
ser calculadas com as equações abaixo, em mbar: 
𝑝𝑣𝑠 = 6,1078. 10
7,5 𝑇𝐵𝑆
237,3+𝑇𝐵𝑆 
𝑝𝑣𝑠𝑚 = 6,1078. 10
7,5 𝑇𝐵𝑈
237,3+𝑇𝐵𝑈 
 
 
8 
 
Para conversão das unidades de pressão considere 760 mHg = 1013,25 mbar. 
 
TEMA 4 - TABELAS E GRÁFICOS PSICROMÉTRICOS 
As tabelas e os gráficos psicrométricos foram criados com o objetivo de 
facilitar a obtenção das propriedades do ar, principalmente na avaliação da 
eficiência de um equipamento e nas tomadas rápidas de decisão. É importante 
ressaltar que os dados levantados por tabelas e gráficos são aproximados, 
sendo necessário utilizar as equações na elaboração de um projeto. 
Em uma tabela psicrométrica, como a da figura que veremos a seguir, é 
possível obter a umidade relativa (%) correlacionando a temperatura medida 
com bulbo seco (oC), com a diferença (T) entre as temperaturas de bulbo seco 
e bulbo úmido (oC). Tabelas desse tipo são construídas normalmente para a 
pressão atmosférica. 
Exemplo: Às 14h de um determinado dia, um termômetro de rua instalado no 
centro de Curitiba indica a temperatura de 26oC. Ao medir a temperatura de bulbo 
úmido nesse mesmo local e momento, obteve-se o valor de 20oC. Qual a 
umidade relativa nesse instante? 
Para se resolver esse tipo de problema, utilizando a tabela psicrométrica, 
é necessário inicialmente obter a diferença entre a TBS e a TBU. Nesse caso, a 
diferença é de 6oC. Deve-se então cruzar a coluna referente a este T com a 
linha da TBS de 26oC. Os destaques em vermelho mostram que a umidade 
relativa no centro de Curitiba no momento descrito é de 58%. 
 
 
 
 
 
 
 
 
9 
 
Tabela 1: Tabela Psicrométrica 
 
Fonte: <www.feiradeciencias.com.br>. 
Os gráficos psicrométricos, também conhecidos como cartas, são 
construídos para uma determinada pressão, como a ambiente, e disponibilizam 
mais informações se comparados às tabelas. Na figura a seguir é possível 
verificar um esquema da carta psicrométrica com as principais 
propriedades do ar. 
Figura 5: Carta Psicrométrica 
 
Fonte: Adaptado de Goribar (2009). 
 
 
10 
 
No eixo das abcissas são representadas as temperaturas de bulbo seco 
e no das ordenadas, do lado direito, encontram-se as razões de mistura. As 
curvas localizadas entre os eixos correspondem às linhas de umidade relativa, 
sendo a linha localizada mais à esquerda a de saturação (100%). Esta curva é 
graduada para leitura da temperatura de bulbo úmido (linha inclinada) e da 
temperatura do ponto de orvalho (traçando-se uma linha paralela à abcissa). 
Os desenhos abaixo facilitam a compreensão da representação das 
propriedades do ar na carta psicrométrica. Além das propriedades já abordadas, 
é possível também fazer a leitura do volume específico do ar seco, a partir de 
linha inclinadas a 65º, e da entalpia referente à quantidade de calor envolvida na 
mudança de estado, nos segmentos de reta mais à esquerda da curva de 
saturação.Figura 6: Linhas de leitura das propriedades do ar na carta psicrométrica. 
 
Fonte: <http://www.fao.org/docrep/x5057s/x5057S0U.GIF>. 
Ao estarem reunidas em um único gráfico, as linhas de leituras das 
propriedades do ar podem apresentar um pouco de dificuldade na leitura. Por 
isso, é muito importante que se tenha atenção em relação a leitura das 
propriedades que se deseja trabalhar. 
 
 
 
 
11 
 
Exemplo: Às 14h de um determinado dia, um termômetro de rua instalado no 
centro de Curitiba indica a temperatura de 26oC. Ao medir a temperatura de bulbo 
úmido neste mesmo local e momento, obteve-se o valor de 20oC. Qual a umidade 
relativa neste instante? 
Em uma carta psicrométrica é importante termos duas propriedades 
definidas para determinarmos um ponto de estado. A partir desse ponto 
podemos obter o valor das outras propriedades. No nosso exemplo, foram 
definidas a TBS e a TBU. Para a determinação do ponto de estado (veja na carta 
psicrométrica a seguir), deve-se encontrar a TBS na abcissa e puxar uma linha 
horizontal para cima (em azul). Em seguida, identifica-se o valor da TBU na curva 
de saturação (UR=100%), prolongando a linha inclinada a 45º (em azul). O ponto 
onde as linhas se cruzam é o ponto de estado. Este ponto está um pouco abaixo 
da curva de UR=60%, confirmando o valor encontrado anteriormente com a 
tabela psicrométrica. 
Outras propriedades podem ser obtidas a partir do ponto encontrado, 
como a razão de mistura ( 0,013 kgvapor/kgar seco, em amarelo), o volume 
específico ( 0,863 m3/kgar seco, em vermelho) e a entalpia, prolongando a linha 
da TBU para a esquerda ( 57,5 kJ/kgar seco, em verde). 
Figura 7: Carta psicrométrica para pressão atmosférica 
 
Fonte: <www.fao.org/docrep/x5057s/x5057S0S.GIF> 
 
 
12 
 
TEMA 5 - OPERAÇÕES QUE MODIFICAM O AR 
Muitas operações unitárias utilizam a modificação das propriedades do ar 
úmido como princípio de funcionamento. Entre os processos existentes, pode-
se citar: 
Resfriamento simples: Nesse processo, a temperatura é reduzida, 
mantendo-se a razão de mistura, sem condensação de água. A umidade relativa 
é aumentada, pois quanto menor a temperatura, menor será a capacidade de 
absorção de vapor d’água pelo ar seco. Ex.: serpentina 
de resfriamento. 
 
 
 
 
 
Resfriamento adiabático: Não havendo transferência de calor (entalpia 
constante), o resfriamento é ocasionado pela evaporação de água, aumentando 
a razão de mistura e a umidade relativa. Ex.: lavador de ar. 
 
 
 
 
 
Resfriamento e desumidificação: A redução da temperatura com transferência 
de calor é acompanhada pela condensação de água, diminuindo a razão de 
mistura. Ex.: serpentina com condensação. 
 
 
 
13 
 
 
 
 
 
Aquecimento simples: Operação contrária ao resfriamento simples, há o 
aquecimento do ar mantendo a razão de mistura constante. Por consequência, 
há a redução da umidade relativa. Ex.: aquecimento com resistência elétrica. 
 
 
 
 
 
Umidificação simples: Aumento da razão de mistura com adição de vapor d’água, 
mas sem mudança da TBS. Há aumento da umidade relativa e da TBU. Ex.: 
injetor de vapor. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
14 
 
Desumidificação e aquecimento: O aquecimento do ar é provocado pela redução 
da razão da mistura devido à retirada de vapor d’água por elementos 
desumidificantes. 
 
 
 
 
Umidificação e resfriamento não adiabático: A umidificação causa redução da 
temperatura, devido à evaporação da água, além do aumento da razão de 
mistura e da umidade relativa. Ex.: umidificador de ar ambiente. 
 
 
 
 
 
TROCANDO IDEIAS 
Após ter estudado esse conteúdo, tenho certeza que você poderá 
correlacioná-lo com alguma situação do seu dia a dia. Divida sua experiência 
conosco no nosso fórum! Aproveite para nos contar a respeito de sua conclusão 
em relação às questões levantadas na conversa inicial! 
 
NA PRÁTICA 
Torres de Resfriamento: uma aplicação da Psicrometria 
Torres de resfriamento são equipamentos utilizados para resfriar a água 
utilizada nos processos industriais, como fluido refrigerante. No início da era 
industrial, a água era coletada de rios próximos aos locais de aplicação, passava 
 
 
15 
 
pelos equipamentos de troca térmica e era despejada no mesmo rio sem 
tratamento prévio. Esse tipo de operação é conhecido como circuito aberto. 
Ainda hoje é possível encontrar alguma indústria que opere desse modo, porém 
as legislações ambientais estão bastante rígidas em relação a isso, já que há a 
possibilidade de afetar a fauna e flora do meio aquático com a elevada 
temperatura e os possíveis contaminantes. Inclusive, já se discute a 
possibilidade de cobrança do efluente despejado, assim como é feito para a água 
coletada de rios e represas para aplicação industrial em algumas regiões. Com 
essas restrições, a utilização do circuito aberto deixa de ser viável na maior parte 
dos casos, aplicando-se então os circuitos semiaberto e fechado. 
O circuito semiaberto é utilizado quando se necessitam de elevadas 
vazões de água de resfriamento, sendo o sistema mais aplicado industrialmente. 
É caracterizado pelo reaproveitamento de toda água de resfriamento circulante, 
a qual tem sua temperatura reduzida na torre de resfriamento pelo processo de 
evaporação. A adição de água bruta é realizada continuamente para repor a 
massa de água evaporada na torre, além de possíveis vazamentos. Embora o 
circuito semiaberto apresente vantagem na economia de consumo de água, esse 
processo de evaporação ocasiona a concentração de sólidos e de sais 
dissolvidos na água, os quais provocam depósitos e corrosão nos equipamentos 
de troca térmica. Por isso, um tratamento da água se faz necessário com 
dispersantes, anti-incrustantes, anticorrosivos, reguladores de pH, entre outros 
produtos químicos. 
Basicamente, o resfriamento da água ocorre pelo seu contato direto com 
o ar atmosférico, provocando a vaporização da água. A energia necessária para 
a mudança de fase é fornecida pela própria água, que tem sua temperatura 
reduzida. Paralelamente, o ar se torna saturado em vapor d’água. Conhecendo-
se as propriedades do ar, verifica-se que a eficiência deste processo depende 
da umidade relativa do ar de entrada, uma vez que esta propriedade está 
correlacionada à capacidade de o ar reter mais ou menos vapor d’água. Em dias 
quentes e “secos”, facilitam a evaporação da água, resultando em uma água de 
resfriamento mais fria. Em contrapartida, dias frios e chuvosos prejudicam o 
funcionamento da torre de resfriamento, produzindo uma pequena redução na 
 
 
16 
 
temperatura da água. Não são raras as situações em que a temperatura final da 
água de resfriamento não é baixa o suficiente para manter a eficiência dos 
trocadores de calor, prejudicando a produção industrial. 
A figura abaixo representa uma torre de resfriamento de 
circuito semiaberto. 
 
Figura 8: Torre de resfriamento de circuito semiaberto 
 
Fonte: http://www.termoparts.com.br/tp/informacao-24/biblioteca-tecnica-50/agua-de-
resfriamento-porque-mante-la-limpa-163.html 
 
A água a ser resfriada, após passar pelo processo industrial, é bombeada 
para o topo da torre de resfriamento, sendo distribuída por bicos aspersores 
sobre o enchimento interno, também chamado de recheio ou colmeia. O objetivo 
desse enchimento é aumentar a área de contato entre a água e o ar, facilitando 
a transferência de calor entre eles. Por isso, é constituído por diversas placas, 
assemelhando-se a uma colmeia de abelha. Exemplos de recheios estão 
representados nas fotos a seguir. 
 
 
 
 
17 
 
Figura 9: Exemplos de enchimento de torres de resfriamento 
 
 
 
 
Tipo grade Tipo filme Tipo barra 
 
Fonte: <http://www.termoparts.com.br/tp/pecas-
22/?osCsid=e76bb83db4263dcb70cf8903c1eb4de7>. 
 
A água, após passar pelos recheios, é coletada em uma bacia na parte 
mais baixa da torre, onde é tratada