Questões de Concurso
Sobre leis e propriedades da termodinâmica em engenharia mecânica
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Julgue o item, que se referem às Leis da Termodinâmica.
Entre os três processos esquematizados nos diagramas PV (pressão versus volume) mostrados abaixo, referentes à compressão, do estado inicial i para o estado final f, exercida por um pistão sobre um gás contido em um cilindro, é correto afirmar que, no processo b, é realizado o maior trabalho.

Em um ciclo Otto ideal, ocorrem quatro processos reversíveis. O processo 1-2, indicado em ambos os diagramas p-v, representa a compressão isentrópica do fluido de trabalho. A área da região no diagrama p-v, abaixo da linha 1-2, que representa esse processo, fornece o trabalho líquido produzido pelo motor Otto.
O diagrama A representa os processos para o ciclo de Otto. Ao ser usado na mesma taxa de compressão de um ciclo Diesel, o ciclo Otto apresenta rendimento térmico menor que o do ciclo Diesel.
O rendimento térmico do ciclo mostrado é dado pela razão entre a potência produzida na turbina e a energia térmica consumida na caldeira.
O componente representado por A corresponde à turbina a vapor usada no ciclo que realiza o processo IV-I, indicado no diagrama T-s pelo processo 3-4.
O ciclo representado é denominado ciclo de Rankine e envolve processos ideais. O processo 1-2-2', no diagrama T-s, representa o aumento de temperatura devido ao aquecimento do fluido na caldeira. Esse processo de aquecimento na caldeira corresponde à mudança de estado entre os pontos I e II do esquema, em que o componente B representa a caldeira. O ciclo opera com rejeição de calor que ocorre no componente D, que representa o condensador.

Considerando que as figuras I e II acima representem as transformações pressão (p) versus volume (v) para ciclos motores padrão a ar, julgue o item seguinte.
Esses ciclos resultam de simplificações que consistem em admitir a operação dos ciclos motores Otto e Diesel como uma sequência de processos ideais. Entre outras simplificações, assume-se uma quantidade fixa de ar modelado como gás ideal, enquanto o processo de combustão é representado por uma transferência de calor de uma fonte externa simbolizada, nas figuras I e II, pelo processo 1-2

Considerando que as figuras I e II acima representem as transformações pressão (p) versus volume (v) para ciclos motores padrão a ar, julgue o item seguinte.
Os diagramas pressão versus volume representados nas figuras I e II ilustram, respectivamente, ciclos motores padrão a ar Otto e Diesel.

Considerando que as figuras I e II acima representem as transformações pressão (p) versus volume (v) para ciclos motores padrão a ar, julgue o item seguinte.
Assumindo-se ciclos Diesel e Otto com a mesma taxa de compressão, o rendimento, expresso pela razão entre o calor transferido ao ciclo e o trabalho produzido, será maior para o ciclo Otto que para o ciclo Diesel.
As energias cinética e potencial são formas familiares de energia mecânica que, por definição, permitem uma conversão direta e completa para trabalho mecânico. Para a interação na forma de trabalho mecânico entre um sistema e suas vizinhanças, é suficiente identificar a ocorrência de uma força agindo na fronteira do sistema.
As formas macroscópicas de energia são aquelas que o sistema possui como um todo, em relação a alguma referência externa, como, por exemplo, as energias cinética e potencial. As formas microscópicas de energia, por sua vez, são aquelas relacionadas à estrutura molecular do sistema e ao grau de atividade molecular e independem de referenciais externos. A soma de todas as formas microscópicas de energia é denominada energia interna do sistema.
Calor e trabalho são duas formas de energia possíveis, pelas quais a energia pode cruzar a fronteira de um sistema fechado. A quantidade de calor de um corpo depende de sua temperatura.

A figura I acima ilustra um sistema de aquecimento de água que atende determinado processo industrial. Inicialmente, a água é preaquecida pelo calor da água rejeitada ao esgoto após o processo. Em seguida, um aquecedor principal recebe vapor d'água saturado de uma caldeira para aquecer a água quente que deve ser fornecida ao processo a uma temperatura de, no mínimo, 90 o C. Após o processo, a temperatura da água é igual a 40 o C. A figura II ilustra as curvas de efetividade em função de NTU e de Cmin/Cmax válidas para os trocadores de calor usados como preaquecedor e aquecedor.
Com base nas informações acima, julgue o item que se segue. Considere que o calor específico à pressão constante da água seja 4,0 kJ/kg . K e que sua densidade seja igual a 1.000 kg/m3 . Desconsidere as perdas de pressão e trocas de calor com o ambiente.
As efetividades do preaquecedor e do aquecedor são iguais a 30% e 75%, respectivamente.

A figura I acima ilustra um sistema de aquecimento de água que atende determinado processo industrial. Inicialmente, a água é preaquecida pelo calor da água rejeitada ao esgoto após o processo. Em seguida, um aquecedor principal recebe vapor d'água saturado de uma caldeira para aquecer a água quente que deve ser fornecida ao processo a uma temperatura de, no mínimo, 90 o C. Após o processo, a temperatura da água é igual a 40 o C. A figura II ilustra as curvas de efetividade em função de NTU e de Cmin/Cmax válidas para os trocadores de calor usados como preaquecedor e aquecedor.
Com base nas informações acima, julgue o item que se segue. Considere que o calor específico à pressão constante da água seja 4,0 kJ/kg . K e que sua densidade seja igual a 1.000 kg/m3 . Desconsidere as perdas de pressão e trocas de calor com o ambiente.
O sistema de aquecimento é incapaz de atingir a temperatura mínima da água requerida pelo processo.

A figura I acima ilustra um sistema de aquecimento de água que atende determinado processo industrial. Inicialmente, a água é preaquecida pelo calor da água rejeitada ao esgoto após o processo. Em seguida, um aquecedor principal recebe vapor d'água saturado de uma caldeira para aquecer a água quente que deve ser fornecida ao processo a uma temperatura de, no mínimo, 90 o C. Após o processo, a temperatura da água é igual a 40 o C. A figura II ilustra as curvas de efetividade em função de NTU e de Cmin/Cmax válidas para os trocadores de calor usados como preaquecedor e aquecedor.
Com base nas informações acima, julgue o item que se segue. Considere que o calor específico à pressão constante da água seja 4,0 kJ/kg . K e que sua densidade seja igual a 1.000 kg/m3 . Desconsidere as perdas de pressão e trocas de calor com o ambiente.
A temperatura de saída da água no preaquecedor é igual a 35 o C.
Presumindo um processo adiabático, presumindo que a constante R do gás e o seus calores específicos sejam constantes iguais a 0,30 kJ.kg-1.K-1, 0,75 kJ.kg-1.K-1a volume constante e 1.05 kJ.kg-1.K-1a pressão constante, respectivamente, assinale a alternativa que indica a potência necessária para acionar o compressor.
Presumindo que a constante R do nitrogênio e o seus calores específicos sejam, respectivamente, constantes iguais a 0,30 kJ.kg-1K-1, 0,75 kJ.kg-1.K-1 a volume constante e 1.05 kJ.kg-1.K-1a pressão constante, assinale a alternativa que indica calor transferido nesse processo.
I. A Primeira Lei da Termodinâmica estabelece que, durante qualquer ciclo percorrido por um sistema, a integral cíclica do calor é proporcional à integral cíclica do trabalho.
II. As propriedades extensivas são dependentes da massa do sistema, portanto a energia interna e entalpia são consideradas como propriedades extensivas.
III. Em um processo isoentrópico, em cada área discreta de escoamento na superfície de controle, o fluxo de massa e seu estado não variam com o tempo.
Assinale:
I. O comportamento d’água durante a sua solidificação aumenta o volume específico.
II. O trabalho realizado por um processo politrópico, que apresenta uma relação funcional especial entre a pressão p e o volume V, ou seja, o produto p.Vn é constante, onde o expoente n varia entre – ∞ e + ∞, é dado pela diferença do produto pV nos estados final e inicial divido por 1 – n.
III. O calor é uma forma de transferência de energia, por meio da fronteira de um sistema numa dada temperatura, a outro sistema, numa temperatura igual.
Assinale:
Sabendo-se que ar atua como gás perfeito no compressor com calor específico constante igual a 1,0035 kJ.kg–1.K–1obtido a 300K e a razão dos calores específicos a pressão constante e a volume constante é igual a 1,4, determine o trabalho no compressor.
Lema: 10 0,286 = 1,93197, 10 0.4 = 2,61189, 10 0,76 =5,7544, 10 3,5 =3162,278. log10 298 = 2,4742 , log10 300 = 2,4771, log10 288 = 2,4594.

