Questões de Concurso
Sobre termodinâmica em engenharia mecânica
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Um Engenheiro Mecânico, responsável pela otimização energética de sistemas prediais em uma universidade federal, realiza uma avaliação de eficiência conforme norma ABNT NBR ISO 12100 (gestão de riscos e desempenho) e os fundamentos de Cengel & Boles (2015). Durante a análise de um ciclo termodinâmico de potência que converte calor em trabalho mecânico, verifica-se que o ciclo absorve 2.500 J de calor da fonte quente e rejeita 1.000 J para a fonte fria.
Sabendo que a eficiência térmica é dada por
qual é o valor de
?
Considerando que o satélite operará no espaço exterior, caracterizado pela ausência de atmosfera e de um meio material significativo para a troca de energia térmica, qual é o único mecanismo físico primário pelo qual o calor gerado internamente pode ser efetivamente dissipado para o ambiente externo, exigindo, portanto, atenção especial no projeto das superfícies do satélite?
Em um ciclo ideal de refrigeração por compressão de vapor, qual a descrição correta da principal função do compressor e sua relação com a Primeira Lei da Termodinâmica?
A água quente (fluido quente) entra no trocador a 80 °C e sai a 44 °C. A água fria (fluido frio), que será aquecida, entra a 20 °C e sai a 56 °C. Considere que as capacidades térmicas mássicas dos fluidos (produto da vazão mássica pela capacidade calorífica), Ch = Cc = C são iguais.
Para determinar a efetividade
do trocador de calor, utilize as seguintes fórmulas: Efetividade do trocador de calor
:
é a taxa de transferência de calor real observada.
é a taxa máxima de transferência de calor que seria possível se o trocador de calor tivesse uma
área de troca de calor infinita e operasse de forma ideal. Taxa de transferência de calor real (
):
Máxima taxa de transferência de calor termodinamicamente possível (
):
Onde
é a menor das capacidades térmicas
Com base nos dados fornecidos, qual é a efetividade do trocador de calor?
A variação da energia interna do sistema associada a esse processo é de
Julgue o item que se segue, acerca de termodinâmica e transferência de calor.
A convecção natural ocorre exclusivamente em fluidos, pois ela depende da variação de densidade causada por diferenças de temperatura.
Julgue o item que se segue, acerca de termodinâmica e transferência de calor.
No processo de transferência de calor por radiação, a energia pode ser transferida entre dois corpos, mesmo que ambos estejam à mesma temperatura.
Julgue o item que se segue, acerca de termodinâmica e transferência de calor.
Se um gás ideal sofrer uma transformação isocórica, todo o calor fornecido ao sistema será convertido em trabalho.
Julgue o item que se segue, acerca de termodinâmica e transferência de calor.
Na transformação adiabática reversível de um gás ideal, a entropia do sistema é constante.
I. O trabalho de fronteira móvel, manifestado pela expansão ou compressão de um fluido em um dispositivo como um cilindro-pistão, representa uma transferência de energia através da fronteira do sistema e é quantificado pela integral de PdV, indicando que sua magnitude é intrinsecamente dependente da trajetória do processo termodinâmico entre os estados inicial e final.
II. Para calcular o trabalho de fronteira em um processo em que a pressão permanece constante, é suficiente conhecer a variação da energia interna do sistema, pois esta é diretamente proporcional ao trabalho realizado.
III. O trabalho é calculado multiplicando-se a pressão constante (P) pela variação do volume total, em que os volumes específicos podem ser obtidos de tabelas termodinâmicas para os estados inicial e final.
IV. Os volumes específicos inicial e final de um vapor saturado, necessários para calcular o trabalho de fronteira, podem ser obtidos com precisão pela equação pV = mRT.
V. Se o processo de aquecimento do vapor d'água no dispositivo cilindro-pistão ocorresse a volume constante, o trabalho de fronteira móvel seria máximo, pois toda a energia adicionada como calor se converteria em trabalho.
Quais estão corretas?
• A -10°C (saturado): hf=28,66 kJ/kg, hg =244,79 kJ/kg, sf=0,1130 kJ/kg.K, sg =0,9371 kJ/kg.K.
• A 40°C (saturado): hf=108,31 kJ/kg, hg =263,40 kJ/kg, sf=0,3948 kJ/kg.K, sg =0,8794 kJ/kg.K.
• No estado de saída isentrópica do compressor (s2s =s1), para uma pressão de 1017 kPa (saturação a 40°C): h2s a s2s=0,9371 kJ/kg.K (superaquecido): h2s ≈282,1 kJ/kg (obtido por interpolação em tabelas de vapor superaquecido de R-134a para s=0,9371 e P=1017 kPa).
Assumindo que o refrigerante, na saída do evaporador, está a uma qualidade de 100% (vapor saturado seco) para maximizar o efeito de refrigeração e evitar danos ao compressor, o COP real do ciclo de refrigeração é:
O tipo de transferência de calor que ocorre pela diferença de energia entre as partículas de um sólido ou fluido estacionário é a:
Ar escoa sobre uma placa plana retangular com dimensões de 35 cm x 50 cm. O ar está a uma temperatura de 420 K e a taxa de transferência de calor entre a placa e o fluxo de ar é de 60 W. Se o coeficiente de transferência de calor convectivo médio do ar é de 2,5 W/m²K, a temperatura superficial da placa é de:
Em um arranjo cilindro-pistão, uma massa de vapor é aquecida, fazendo com que o pistão se movimente à pressão constante de 400 kPa. Se durante o processo no interior do cilindro o volume inicial é de 1,5 m³ e o volume final é de 3 m³, o trabalho realizado pelo vapor é: