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Termodinâmica

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Na turbina aeronáutica, como as presentes em helicópteros, utiliza-se um compressor situado na parte anterior do equipamento para elevação da pressão do ar. A razão de compressão é um fator técnico importante para o rendimento da turbina. Considerando essas informações e o conteúdo estudado sobre máquinas térmicas, analise as afirmativas a seguir:
Está correto apenas o que se afirma em:
I. Para uma pressão atmosférica de 0,95 atm e razão de compressão igual a 6, a pressão de entrada na turbina situa-se próxima a 8 atm.
II. Para uma pressão atmosférica de 1,05 atm e razão de compressão igual a 7, a turbina deverá ter um fluido com pressão próxima de 12 atm.
III. Se o ar na admissão do compressor estiver na pressão de 1,0 atm e a turbina tiver uma pressão de operação de 9,5 atm, então a razão de compressão será de 8,5 atm.
IV. Se o ar na entrada do equipamento estiver a 1,40 atm e a razão de compressão for 6, então a turbina deverá operar com aproximadamente 8,4 atm.
V. Se o ar na entrada do equipamento estiver a 1,05 atm, com razão de compressão de 6, levará a turbina a operar com 6,3 atm.
II e III.
II e IV.
Correta: IV e V.
III e V.
I e IV.
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Vamos analisar cada afirmativa: I. Para uma pressão atmosférica de 0,95 atm e razão de compressão igual a 6, a pressão de entrada na turbina situa-se próxima a 8 atm. - Cálculo: Pressão de entrada = Pressão atmosférica × Razão de compressão = 0,95 atm × 6 = 5,7 atm. Portanto, essa afirmativa é falsa. II. Para uma pressão atmosférica de 1,05 atm e razão de compressão igual a 7, a turbina deverá ter um fluido com pressão próxima de 12 atm. - Cálculo: Pressão de entrada = 1,05 atm × 7 = 7,35 atm. Portanto, essa afirmativa é falsa. III. Se o ar na admissão do compressor estiver na pressão de 1,0 atm e a turbina tiver uma pressão de operação de 9,5 atm, então a razão de compressão será de 8,5 atm. - Cálculo: Razão de compressão = Pressão de operação / Pressão de entrada = 9,5 atm / 1,0 atm = 9,5. Portanto, essa afirmativa é falsa. IV. Se o ar na entrada do equipamento estiver a 1,40 atm e a razão de compressão for 6, então a turbina deverá operar com aproximadamente 8,4 atm. - Cálculo: Pressão de entrada = 1,40 atm × 6 = 8,4 atm. Portanto, essa afirmativa é verdadeira. V. Se o ar na entrada do equipamento estiver a 1,05 atm, com razão de compressão de 6, levará a turbina a operar com 6,3 atm. - Cálculo: Pressão de entrada = 1,05 atm × 6 = 6,3 atm. Portanto, essa afirmativa é verdadeira. Agora, temos que as afirmativas IV e V são verdadeiras. Assim, a alternativa correta que contém todos os itens verdadeiros é: "Correta: IV e V."

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Na propulsão de navios a vapor, utiliza-se o ciclo Rankine, no qual o fluido de trabalho é a água nas fases líquida e gasosa (vapor). Esse tipo de propulsão surgiu na metade do século XIX, quando se conseguiu desenvolver materiais resistentes a altas temperaturas, o que coincidiu com o desenvolvimento de processos de fabricação com o uso de soldagem de metais no lugar de rebites. Considerando o conteúdo estudado sobre máquinas térmicas, analise as afirmativas a seguir sobre sua caracterização:
Está correto apenas o que se afirma em:
I. Opera com uma fonte quente (na caldeira)) e uma fonte fria (no condensador).
II. Opera com bombas, para introduzir água no interior da caldeira, e opera com turbina, onde se produz trabalho.
III. No condensador, retira-se calor do vapor até atingir a fase sólida (gelo).
IV. Pode-se admitir entrada de umidade no interior da turbina.
V. Os problemas identificados de corrosão nesse tipo de instalação são muito pequenos ou deletérios, porque a instalação encontra-se totalmente isolada ou blindada.
IV e V.
II e V.
II e III.
Correta: I e II.
II e IV.

Com a variação de propriedades termodinâmicas, a água pode apresentar as fases líquida, sólida ou gasosa, sendo uma substância usada em ciclos de vapor ou Rankine. O gráfico a seguir decorre de atividades em um laboratório. Considerando essas informações e o conteúdo estudado nas Definições, analise as afirmativas a seguir sobre o estado termodinâmico de pressão = 2 atm e temperatura = 300°C, e assinale V para a(s) verdadeira(s) e F para a(s) falsa(s):
Agora, assinale a alternativa que apresenta a sequência correta:
I. ( ) Encontra-se na fase líquida.
II. ( ) Encontra-se na fase sólida.
III. ( ) Falta uma terceira propriedade para determinar o estado.
IV. ( ) Encontra-se na fase gasosa.
V. ( ) Com duas propriedades termodinâmicas, como pressão e temperatura, determina-se o estado termodinâmico de uma substância.
V, V, F, V, F.
V, F, V, F, V.
F, V, V, F, V.
Correta: F, F, F, V, V.
V, F, F, V, F.

Existem diversos tipos de máquinas térmicas com potências de gama, assim como em outras estruturas de grande porte, as plataformas de petróleo, as estações de geração de energia e as usinas nucleares. Considerando essas informações e o conteúdo estudado sobre definições, analise as afirmativas a seguir e assinale V para a(s) verdadeira(s) e F para a(s) falsa(s).
Agora, assinale a alternativa que apresenta a sequência correta:
I. ( ) Compressores podem ser acionados por motores elétricos ou de combustão interna.
II. ( ) Turbinas a gás operam com ciclos termodinâmicos do tipo Brayton.
III. ( ) Motores Stirling são aqueles nos quais a fonte quente se situa dentro do cilindro.
IV. ( ) O ciclo Rankine associa-se a motores de combustão interna, como dos automóveis.
V. ( ) O ciclo Diesel baseia-se na combustão provocada pelo aumento de pressão na mistura do combustível e por ação de uma centelha elétrica.
V, F, F, V, V.
F, V, F, F, V.
Correta: V, V, F, F, F.
V, V, F, V, F.
F, F, V, F, V.

Em máquinas térmicas, é comum lidar com vibrações e ruídos, por causa dos processos envolvidos. Para isso, adotam-se montagens com elementos amortecedores. Numa comparação entre o ciclo Brayton e o ciclo Otto, diz respeito à vibração induzida na região. Considerando o conteúdo estudado sobre máquinas térmicas, analise as afirmativas a seguir:
Está correto apenas o que se afirma em:
I. O ciclo Brayton possui vibrações induzidas de alta frequência, que podem ser atenuadas.
II. O ciclo Diesel induz vibrações em frequências mais baixas no ciclo Brayton, porque operam em rotações menores.
III. O ciclo Brayton e o Ciclo Diesel igualam-se em termos de nível geral de vibração.
IV. O ciclo Brayton induz vibrações, na maior parte dos casos, as quais dificilmente podem ser atenuadas.
V. O ciclo Diesel opera com vibrações razoáveis somente em frequências muito altas.
IV e V.
Correta: I e II.
II e V.
II e III.
I e IV.

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. Por exemplo, processos isocóricos ocorrem sem a alteração do volume, enquanto o isoentrópico é aquele no qual se mantém a entropia inalterada. Considerando as informações e o conteúdo estudado nas definições, analise as asserções a seguir e a relação proposta entre elas.
A seguir, assinale a alternativa correta:
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 verdadeiras, mas a II não é uma justificativa correta da I.
Correta: As asserções I e II são proposições falsas.
As asserções I e II são proposições verdadeiras, e a II é uma justificativa correta da I.
A asserção I é uma proposição falsa, e a II é uma proposição verdadeira.
A asserção I é uma proposição verdadeira, e a II é uma proposição falsa.

Em motores de combustão interna, o processamento do combustível produz torque no eixo na medida que alteramos a sua rotação. Isso é possível porque há cilindros que operam de forma sincronizada e acoplados ao mesmo eixo. A curva do gráfico a seguir apresenta o comportamento do torque (Nxm) em função da rotação (rpm) para aplicações industriais, considerando a conversão (rpm × 0,105 = rad/s): Considerando essas informações e o conteúdo estudado sobre máquinas térmicas, analise as afirmativas a seguir:
Está correto apenas o que se afirma em:
I. Para a rotação de 4.000 rpm, a potência é maior que 92 kW.
II. Para a rotação de 1.000 rpm, a potência é menor que 5 kW.
III. Para a rotação de 2.000 rpm, a potência é maior que 50 kW.
IV. A potência é de 90 kW quando a rotação é igual a 6.000 rpm.
V. A potência é de 90 kW quando a rotação é igual a 5000 rpm.
I e II.
IV e V.
Correta: III e IV.
II e III.

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.
A seguir, assinale a alternativa correta:
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.
As asserções I e II são proposições verdadeiras, e a II é uma justificativa correta da I.
As asserções I e II são proposições verdadeiras, mas a II não é uma justificativa correta da I.
A asserção I é uma proposição falsa, e a II é uma proposição verdadeira.
Correta: A asserção I é uma proposição verdadeira, e a II é uma proposição falsa.

Em operações industriais, são comuns avaliações técnicas do trabalho a ser realizado, uma vez que há aspectos econômicos e de segurança industrial associados. Em uma avaliação técnica, por questões de custo ambiental, um determinado trabalho associado à operação de usinagem de peças não deve ser maior que 50 kJ, e o deslocamento a ser feito deve ser da ordem de 100 m. Considerando essas informações e o conteúdo estudado sobre definições, analise as asserções a seguir e a relação proposta entre elas.
A seguir, assinale a alternativa correta:
I. A massa do material considerado deve ser de aproximadamente 50 kg.
II. Esta massa é o resultado da divisão entre o trabalho e a distância apontada, considerando a aceleração da gravidade como 9,81 m/s2.
Correta: A asserção I é uma proposição falsa, e a II é uma proposição verdadeira.
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.
As asserções I e II são proposições verdadeiras, e a II é uma justificativa correta da I.
As asserções I e II são proposições falsas.

Na operação de máquinas térmicas, identificamos alteração na dimensão dos materiais por causa das variações de temperatura. Considere as informações da tabela a seguir. Coeficiente de dilatação linear para alguns materiais Material // Coeficiente de expansão térmica (Co -1) Alumínio - 2,4 × 10-5 Cobre - 1,7 × 10-5 Invar - 0,09 × 10-5 Aço - 1,2 × 10-5 No interior de uma máquina térmica, há um incremento de temperatura de 300°C para uma peça de 1 m de comprimento. Na avaliação dos materiais a serem usados, os projetistas consideraram aço, alumínio e cobre. Por questões de espaço, a dilatação linear da peça não deve ser superior a 2 cm.
Considerando o conteúdo estudado sobre máquinas térmicas, pode-se afirmar que:
Dentre as opções, o aço consegue atender à especificação técnica, enquanto os demais aproximam-se apenas.
Tanto o aço como o alumínio conseguem atender à especificação.
Verificando-se as opções, todas aproximam-se do que foi especificado, sem atingir os 100%.
O cobre consegue atender próximo do dobro do que se requer.
Correta: Todos os materiais conseguem prover o que se requisita, sendo que a menor dilatação é detectada no aço.

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