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Fenômenos de Transporte

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Na Segunda Guerra Mundial, os aviões usavam motores à combustão do ciclo Otto, consumindo gasolina em sua grande maioria. Tratava-se de uma das consequências do desenvolvimento da indústria automobilística, em que os motores do ciclo Diesel exibiam um nível de vibração que não podia ser aceito na indústria aeronáutica.
Considerando essas informações e o conteúdo estudado sobre a atuação dos compressores, analise as afirmativas a seguir e assinale V para a(s) verdadeira(s) e F para a(s) falsa(s).
I. ( ) A compressão é desnecessária, porque o combustível possui alto poder calorífico.
II. ( ) Precisa de compressão, havendo combustão com o êmbolo no ponto morto inferior.
III. ( ) Precisa de compressão, havendo combustão em qualquer posição do êmbolo.
IV. ( ) No ponto morto superior, inicia-se a combustão, ocasionada por uma centelha elétrica.
V. ( ) No ponto morto inferior, obtém-se o maior volume dentro do cilindro, contendo a mistura de ar e combustível.
F, V, V, V, F.
V, F, V, F, V.
F, V, F, V, V.
V, V, F, V, F.

Ensinando Através de Questões

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P AV 2 - M Termica SAMUEL

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há 4 dias

Vamos analisar cada uma das afirmativas sobre a atuação dos compressores e a combustão em motores do ciclo Otto: I. ( ) A compressão é desnecessária, porque o combustível possui alto poder calorífico. É falsa (F). A compressão é necessária para aumentar a temperatura e a pressão da mistura ar-combustível, o que favorece a combustão eficiente. II. ( ) Precisa de compressão, havendo combustão com o êmbolo no ponto morto inferior. É verdadeira (V). A combustão ocorre após a compressão, mas a afirmação é um pouco confusa, pois a combustão não ocorre no ponto morto inferior, mas a compressão é necessária antes da combustão. III. ( ) Precisa de compressão, havendo combustão em qualquer posição do êmbolo. É falsa (F). A combustão não ocorre em qualquer posição do êmbolo; ela ocorre no ponto morto superior, após a compressão. IV. ( ) No ponto morto superior, inicia-se a combustão, ocasionada por uma centelha elétrica. É verdadeira (V). A combustão realmente inicia no ponto morto superior, quando a centelha elétrica (da vela de ignição) acende a mistura ar-combustível. V. ( ) No ponto morto inferior, obtém-se o maior volume dentro do cilindro, contendo a mistura de ar e combustível. É verdadeira (V). No ponto morto inferior, o cilindro tem seu volume máximo, permitindo a entrada da mistura de ar e combustível. Agora, organizando as respostas: I - F II - V III - F IV - V V - V A sequência correta é: F, V, F, V, V. Portanto, a alternativa correta é: F, V, F, V, V.

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O engenheiro alemão Otto von Goericke (1602-1686) foi um precursor dos estudos do vácuo, contrapondo-se ao conceito de Aristóteles de que a natureza odiava vácuo, tendo feito experimentos e construído modelos de bombas de sucção, como na figura a seguir, antecessoras dos atuais meios de produzir e manter pressões subatmosféricas.
Sabendo-se que 1 torr equivale a 1/760 bar e considerando o conteúdo estudado sobre os gases perfeitos, analise as afirmativas a seguir:
I. O vácuo possui subdivisões, ou estratificações, sendo um conceito de intensidade única.
II. A cifra de 10-2 mb equivale a cerca de 10 mtorr.
III. Em um recipiente com pressão interna abaixo da atmosférica, há tendência de que este se expanda (aumento de volume).
IV. Von Goericke demonstrou que o vácuo existia, usando-se de experimentos, mesmo que rústicos, com bombas simples de vácuo.
V. Caracteriza-se o vácuo pela redução do número de moléculas disponíveis e livres dentro de um volume, estando em quantidades levemente superiores ao que há na atmosfera ao nível do mar.
I e IV.
IV e V.
II e IV.
I, II e IV.
I e III.

A figura a seguir mostra a configuração de uma bomba turbomolecular, normalmente usada em indústrias onde se requer vácuo de alta intensidade, como a farmacêutica, a de preparação de materiais especiais ou a química fina.
Considerando essas informações e o conteúdo estudado sobre bombas turbomoleculares, analise as afirmativas a seguir:
I. As bombas turbomoleculares possuem princípio de funcionamento próximo de compressores dinâmicos axiais.
II. Essas bombas operam com baixas rotações, com dezenas de rpm.
III. O vácuo atingido com essas bombas é baixo, próximo a 10-2 torr.
IV. Presença de particulados no fluido a ser evacuado traz riscos elevados à operação desse tipo de bomba.
V. Motores à combustão interna têm baixo rendimento e, por isso, são evitados como agentes que provêm o trabalho necessário à bomba.
I, III e IV.
II, III e V.
I e IV.
III, IV e V.
I, IV e V.

Para os gases, conseguimos sintetizar uma relação entre as pressões e temperaturas envolvidas em compressão considerando propriedades térmicas dos materiais como a razão “k”, que é a razão entre o Calor Específico à Pressão Constante (Cp) e o Calor Específico a Volume Constante (Cv). A Equação a seguir mostra a relação entre pressão e temperatura, levando em conta o estado inicial (1) e o estado final (2): T2/T1 = (P2/P1)(k-1)/k.
Considerando essas informações e os conteúdos estudados sobre as relações termodinâmicas, analise as afirmativas a seguir.
I. Para o ar (k = 1.4), T2 será igual a 450K, com T1 (300K), P1(1atm) e P2 (5 atm).
II. Para o Oxigênio (k = 1,39), T2 será igual a 424K, com T1 (310K), P1(1atm) e P2 (3 atm).
III. Para o Hidrogênio (k=1,41), T1 será próximo de 280K, com T2 (400K), P1 (1.2atm) e P2 (3atm).
IV. Para o gás nobre Argônio (k =1,67), T2 será igual a 480K, com T1 (300K), P1(1atm) e P2 (3 atm).
V. Para o ar (k = 1.4), T2 será igual a 583K, com T1 (350K), P1(1atm) e P2 (6 atm).
II, III e V.
II e V.
I, III e IV.
I, II e IV.
IV e V.

O volume específico é uma propriedade térmica que serve de referência para o estudo de processos em máquinas térmicas. Considere uma substância que ocupa um volume de 3,5 m³ e que sua massa é de 14 kg.
De acordo com as informações e o conteúdo estudado nas definições, analise as asserções a seguir e a relação proposta entre elas.
I. O volume específico dessa substância é de 0,25 m3/kg.
II. O volume específico resulta da divisão da massa pelo volume indicados ou, em números, temos 14 kg/3,5 m3, o que perfaz 4 kg/m3.
As asserções I e II são proposições falsas.
A asserção I é uma proposição falsa, e a II é uma proposição verdadeira.
As asserções I e II são proposições verdadeiras, e a II é uma justificativa correta da I.
A asserção I é uma proposição verdadeira, e a II é uma proposição falsa.
As asserções I e II são proposições verdadeiras, mas a II não é uma justificativa correta da I.

Na compressão, é interessante que tenhamos mais de um estágio de compressão, de forma a se poder operar com itens padronizados e de dimensões coerentes industrialmente. Isso é representado em diagramas Pressão x Volume com duas áreas típicas, uma para cada estágio realizado. O mesmo se verifica em turbinas a vapor, havendo estágios de alta e baixa pressão, mas nesse caso, o fluido de trabalho é expandido, em vez de comprimido.
Considerando essas informações e o conteúdo estudado sobre compressores dinâmicos radiais, analise as afirmativas a seguir.
I. Esse tipo de compressor se limita a operar com um estágio.
II. Em um único eixo, teremos que ajustar a carcaça do compressor em função do número de estágios necessários para o projeto.
III. Em um único eixo, os impelidores deverão ser iguais, tanto em tamanho como em geometria, assim como materiais, para se viabilizar a taxa de compressão.
IV. Em um único eixo, os impelidores poderão ter geometria diferente, com o devido ajuste na carcaça.
V. Compressores do tipo dinâmico radial conseguem prover os maiores níveis de pressão dentre os compressores.
II e III.
I e II.
I e IV.
IV e V.
II e IV.

Nos compressores de deslocamento positivo, com êmbolos e cilindros, identificam-se dois pontos vitais: Ponto Morto Superior (PMS) e Ponto Morto Inferior (PMI), os quais são percorridos, de forma linear, em movimentos alternados, associando-se à rotação de um eixo movido por uma fonte externa de torque/energia.
Considerando essas informações e o conteúdo estudado sobre compressores, bombas de vácuo e os conceitos de entalpia e entropia, analise as afirmativas a seguir e assinale V para a(s) verdadeira(s) e F para a(s) falsa(s).
I. ( ) Nos compressores de cilindros e êmbolos, há sempre um volume morto, por causa da região das válvulas de admissão e descarga.
II. ( ) O volume morto reduz a taxa de compressão, representando uma parte volumétrica com quase nenhum efeito prático nos processos de compressão e seus rendimentos.
III. ( ) Para fluxos elevados de fluido de trabalho comprimido, a cilindrada ou volume do cilindro apresentam conexão desprezível para efeitos de cálculo do rendimento volumétrico.
IV. ( ) Quando se precisa operar com diferenças de pressão muito elevadas, avalia-se adotar mais de um estágio de compressão.
V. ( ) O volume morto acaba sendo compensado, uma vez que se trabalha em ciclo de altas rotações nos compressores de deslocamento.
V-V-F-V-F.
F-F-V-V-V.
V-V-V-F-V.
F-V-F-V-V.
V-V-F-V-V.

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.
F, F, V, V, F.
V, V, F, V, V.
F, V, F, V, V.
V, F, V, F, F.
V, V, V, F, V.

Nos ciclos Otto e Diesel, identificamos uma série de processos termodinâmicos, os quais ocorrem nos motores automotivos. Esses processos englobam alterações nas propriedades termodinâmicas, como a entropia, o volume específico, a temperatura e a pressão.
Considerando as informações e o conteúdo estudado nas definições, analise as asserções a seguir e a relação proposta entre elas.
I. Em ambos os ciclos ocorrem transformações isobáricas (a pressão constante).
II. É a melhor forma de ampliar o rendimento térmico e reduzir custos.
As asserções I e II são proposições falsas.
A asserção I é uma proposição falsa, e a II é uma proposição verdadeira.
As asserções I e II são proposições verdadeiras, mas a II não é uma justificativa correta da I.
A asserção I é uma proposição verdadeira, e a II é uma proposição falsa.
As asserções I e II são proposições verdadeiras, e a II é uma justificativa correta da I.