Questões sobre Termodinâmica

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AOL3 – MAQUINAS TERMICAS
1. 
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Pergunta 1
1 ponto
Observe a tabela a seguir:
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O conceito de calor específico de um material diz respeito à energia necessária (em Joules) para que aumentemos em um 1 ºC ou 1K a temperatura da massa de 1 kg desse material. A tabela apresentada expõe alguns valores de calores específicos, obtidos com a pressão constante (Cp) ou com o volume constante (Cv), onde a unidade é kJ/kg.K. 
Considerando essas informações e o conteúdo estudado sobre calores específicos, analise as asserções a seguir e a relação proposta entre elas.
I. O calor específico é um conceito importante para avaliar a energia envolvida no processo térmico de alteração da temperatura da massa de determinado material.
Porque:
II. Dependendo do processo, mesmo com a pressão constante (isobárica) ou volume constante (isocórico) a quantidade de energia pode variar de acordo com a substância utilizada.
 A seguir, assinale a alternativa correta:
1. As asserções I e II são proposições verdadeiras, e a II é uma justificativa correta da I.
2. As asserções I e II são proposições verdadeiras, mas a II não é uma justificativa correta da I.
3. As asserções I e II são proposições falsas.
4. A asserção I é uma proposição verdadeira, e a II é uma proposição falsa.
5. A asserção I é uma proposição falsa, e a II é uma proposição verdadeira.
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2. 
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Pergunta 2
1 ponto
A Primeira Lei da Termodinâmica estabelece uma relação entre a energia recebida, o trabalho realizado e a variação da energia interna de uma determinada substância, todos esses valores medidos em Joules. Quando associamos essas parcelas em relação ao fluxo de massa (kg/s), teremos a potência desenvolvida (watts).
Considerando essas informações e o conteúdo estudado sobre as relações termodinâmicas, analise as asserções a seguir e a relação proposta entre elas.
I. Para uma energia recebida q, em Joules, podemos ter a realização de um trabalho w, também em Joules, e a variação de energia interna (u) ficará inalterada.
Porque:
II. Para que isso ocorra, a energia recebida deve ser muito maior que o trabalho executado.
A seguir, assinale a alternativa correta:
1. As asserções I e II são proposições falsas.
2. As asserções I e II são proposições verdadeiras, mas a II não é uma justificativa correta da I.
3. A asserção I é uma proposição verdadeira, e a II é uma proposição falsa.
4. A asserção I é uma proposição falsa, e a II é uma proposição verdadeira.
5. As asserções I e II são proposições verdadeiras, e a II é uma justificativa correta da I.
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3. 
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Pergunta 3
1 ponto
No dimensionamento de sistemas de compressão, é importante saber como a temperatura e o volume de um gás irão variar, fator que depende da quantidade de massa envolvida. Supondo que um gás tenha 18 g por mol e que 250 mols estejam presentes em uma amostra. O volume destinado para isso é de 2m3 e a temperatura medida é de 10º C.
Com os dados apresentados, é possível determinar a pressão que essa amostra exibirá. Considerando essas informações e o conteúdo estudado sobre a equação de Clapeyron, analise as asserções a seguir e a relação proposta entre elas.
I. A pressão resultante da amostra será de 5,3 kPa (103N/m2).
Porque:
II. Este valor é resultado da operação matemática [(18 x 250 x 10-3) x (10 + 273) x 8,31] / 2.
A seguir, assinale a alternativa correta:
1. As asserções I e II são proposições verdadeiras, e a II é uma justificativa correta da I.
2. A asserção I é uma proposição falsa, e a II é uma proposição verdadeira.
3. As asserções I e II são proposições verdadeiras, mas a II não é uma justificativa correta da I.
4. As asserções I e II são proposições falsas.
5. A asserção I é uma proposição verdadeira, e a II é uma proposição falsa.
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4. 
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Pergunta 4
1 ponto
Para se calibrar pneus automotivos, o gás nitrogênio (N2) foi usado em postos de gasolina durante alguns anos, por não danificar os pneus internamente. Suponha que se trabalhe com um volume desse gás de 0,1 m3 e com a pressão de 200 kPa. A temperatura medida foi de 410 K. Considere a massa molecular como 28 g/mol.
Considerando essas informações e o conteúdo estudado sobre a equação de Clapeyron, analise as afirmativas a seguir com relação à massa do gás presente na amostra indicada e assinale V para a(s) verdadeira(s) e F para a(s) falsa(s). 
 I. ( ) A massa nas condições indicadas é de 0,16 kg.
II. ( ) Alterando-se a temperatura para 520 K, a massa envolvida será de 1,0 kg, mantidos o volume e pressão iniciais.
III. ( ) Aumentando-se a pressão para 430 kPa, e mantendo-se os outros valores iniciais, a massa será de 2,9 kg.
IV. ( ) É possível aplicar a equação de Clapeyron evidenciando a massa em função do produto (P.V), dividindo essa quantia pelo produto (R.T) e adotando-se as unidades coerentes.
V. ( ) Mantendo-se o volume inalterado, mas com pressão inicial de 300 kPa e temperatura de 300 K, a massa será de 1,9 kg.
Agora, assinale a alternativa que apresenta a sequência correta:
1. V, F, V, V, F.
2. F, V, V, F, V.
3. V, F, V, F, V.
4. V, F, F, V, F.
5. F, V, F, V, F.
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5. 
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Pergunta 5
1 ponto
Derivada do trabalho feito no estudo de gases perfeitos, a equação a seguir apresenta a potência necessária para se comprimir oxigênio (O2, com massa atômica de 32), com a finalidade de abastecer, por exemplo, uma unidade hospitalar: Potência envolvida = m´x [(k x R)/(k-1)] x T1 x ((P2/P1)(k-1)/k -1).
Em uma situação em que m´ equivale a 2 kg/s, R a 8,31 J/mol.K, k a 1,393, T1 a 310 K, P1 a 1 ATM e P2 a 5 ATM, considerando essas informações e o conteúdo estudado sobre esse processo de compressão, analise as afirmativas a seguir e assinale V para a(s) verdadeira(s) e F para a(s) falsa(s). 
I. ( ) A potência envolvida calculada de acordo com os valores apresentados produz um resultado de 327,6 kW.
II. ( ) A potência envolvida deverá ser igual a 250 kW, se a pressão for alterada para 2,8 ATM.
III. ( ) A potência envolvida será menor que 113 kW, se a pressão P1 for de 1,9 ATM.
IV. ( ) A potência envolvida será 500 kW, se P2 for alterada para 4 ATM.
V. ( ) A potência envolvida deverá se igualar a 100 kW, quando a pressão for de 8 ATM.
Agora, assinale a alternativa que apresenta a sequência correta:
1. V, F, V, F, F.
2. F, V, F, V, V.
3. V, V, V, F, V.
4. F, F, V, V, F.
5. V, V, F, V, V.
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6. 
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Pergunta 6
1 ponto
Leia o trecho a seguir:
“Os trabalhos dos cientistas Charles, Gay-Lusacc e Boyle, no decorrer dos séculos XVIII e XIX, pesquisaram relações entre a pressão, o volume e a temperatura de gases. Para tal, o cientista francês Clapeyron derivou uma equação sintética muito aplicada em substâncias longe do ponto de ebulição, como é o caso da maioria dos gases. Nessa equação, surgiu a Constante Universal dos Gases Perfeitos, ou “R”.”
Fonte: SANTOS, J. Gases ideais. [s.d.]. Disponível em: <http://educacao.globo.com/fisica/assunto/termica/gases-ideais.html>. Acesso em: 30/07/2019. Adaptado.
No Sistema Internacional de Unidades (SI), o valor da constante supracitada R é de 8,31 J/mol.K. Considerando essas informações e o conteúdo estudado sobre gases perfeitos, analise as afirmativas a seguir.
I. O valor da constante R pode ser convertido em outras unidades equivalentes, além das que são utilizadas no Sistema Internacional de Unidades.
II. Podemos usar a equação de Clapeyron para qualquer gás, já que as condições de pressão e temperatura da substância são fatores desimportantes.
III. A constante R não pode ser aplicada quando trabalhamos com vapor saturado, ou aquele que emana de uma chaleira, de coloração branca, que contém um pouco de água líquida e sob calor.
IV. A constante R pode ser aplicada em vapor superaquecido, sem restrições, porque este não possui umidade e, portanto, comporta-se como um gás ideal.
Está correto apenas o que se afirmaem:
1. I, II e IV.
2. I, II e III.
3. I, III e IV.
4. II e IV.
5. I e III.
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7. 
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Pergunta 7
1 ponto
Como observado em máquinas térmicas, os compressores reduzem os volumes específicos dos volumes de trabalho, aumentando sua pressão interna e sua temperatura. Os compressores de palhetas múltiplas são um dos tipos de máquinas térmicas industriais e, nessas máquinas, observa-se um volume morto nulo. 
Considerando essas informações e o conteúdo estudado sobre compressores alternativos, analise as asserções a seguir e a relação proposta entre elas.
I. O compressor de palhetas com geometria simétrica demanda uma energia maior do que aqueles com geometria assimétrica.
Porque:
II. A área desenvolvida em um diagrama de pressão x volume é menor em um compressor de palhetas com geometria simétrica do que naqueles com geometria assimétrica.
A seguir, assinale a alternativa correta:
1. As asserções I e II são proposições falsas.
2. A asserção I é uma proposição falsa, e a II é uma proposição verdadeira.
3. As asserções I e II são proposições verdadeiras, e a II é uma justificativa correta da I.
4. A asserção I é uma proposição verdadeira, e a II é uma proposição falsa.
5. As asserções I e II são proposições verdadeiras, mas a II não é uma justificativa correta da I.
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8. 
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Pergunta 8
1 ponto
Em todos os processos técnicos e econômicos trabalha-se com o conceito de rendimento, porque isso auxilia a dimensionar o esforço para um determinado conjunto de recursos. Normalmente em sistemas térmicos, rendimentos da ordem de grandeza de 30% são usuais, ou seja, o trabalho feito dividido pela energia recebida para se fazer o trabalho em questão. Ambos são medidos em Joules. O mesmo ocorre nos compressores, havendo definições de rendimento para esse tipo de máquina térmica. 
Considerando essas informações e o conteúdo estudado sobre rendimento térmico, analise as afirmativas a seguir.
I. Para a definição do rendimento, é importante conhecermos o possível trabalho ideal a ser feito.
II. Em compressores, é possível ter rendimentos próximos a 100%.
III. Os processos isoentrópicos são relevantes para o cálculo do rendimento.
IV. O rendimento térmico é definido como a razão entre o trabalho ideal e o trabalho real.
Está correto apenas o que se afirma em:
1. II e III.
2. I, II e IV.
3. I e II.
4. I, III e IV.
5. III e IV.
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9. 
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Pergunta 9
1 ponto
Observe a tabela a seguir:
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No desenvolvimento de equações que envolvem o estado gasoso de várias substâncias é comum trabalhar a razão entre Cp e Cv, o que facilita a apresentação de relações entre pressão, volume e temperatura. Na tabela apresentada, há fluidos utilizados em processos térmicos de refrigeração (os elementos que se iniciam com R) como em geladeiras, ou processos industriais, como é o caso do vapor d’água. A unidade dos calores específicos é kJ/kg.K. 
Considerando essas informações e o conteúdo estudado sobre calores específicos, analise as afirmativas a seguir e assinale V para a(s) verdadeira(s) e F para a(s) falsa(s). 
I. ( ) Para o vapor, o valor da constante k é igual a aproximadamente 1,6.
II. ( ) Para o gás R-12, o valor de k é igual a 1,13.
III. ( ) Comparando-se a constante k entre os gases R22 e R12, é possível afirmar que o primeiro (R22) possui k cerca de 50% maior que o segundo (R12).
IV. ( ) Para o gás R-134 o cálculo da constante k fornece o valor de 0,85.
V. ( ) O valor da constante k do gás R-22 é igual a 1,17.
Agora, assinale a alternativa que representa a sequência correta:
1. V, F, F, F, V.
2. V, V, F, V, F.
3. V, F, V, V, F.
4. F, V, V, F, V.
5. F, V, F, F, V.
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10. 
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Pergunta 10
1 ponto
Observe a figura a seguir:
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O gráfico apresentado, em termos de volume (V) e pressão (P), mostra alguns processos termodinâmicos característicos em processos de compressão. Considerando essas informações e o conteúdo estudado sobre reversibilidade, analise as afirmativas a seguir.
I. Operamos entre duas temperaturas: Th (alta) e Tc (baixa).
II. Qh é o calor rejeitado para o exterior e Qc é a energia recebida.
III. Há dois processos isoentrópicos, onde mantém-se a entropia constante.
IV. O trabalho líquido realizado está ausente no gráfico apresentado.
V. Há dois processos isoentrópicos: de C para B e de D para A.
Está correto apenas o que se afirma em:
1. II, III e IV.
2. II e IV.
3. IV e V.
4. I e V.
5. I e III.
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