Um motor de combustão interna funciona transformando energia química do combustível em trabalho mecânico. Durante esse processo, ocorrem diversas transformações Termodinâmicas. Qual das leis da termodinâmica está diretamente relacionada à impossibilidade de converter todo o calor fornecido, a um motor em trabalho?

Um ciclo de refrigeração idealizado, como o Ciclo de Carnot, opera entre duas fontes térmicas a temperaturas constantes. Qual das seguintes afirmações sobre o coeficiente de performance, (COP), de um ciclo de refrigeração é correta?

O resfriamento de um corpo em um meio com temperatura constante, é descrito pela seguinte equação diferencial:

dT/dt = -k*(T - Ta)

Onde:

T(t): temperatura do corpo em função do tempo, (°C).

Ta: temperatura ambiente, (°C).

k: constante de proporcionalidade, (1/s).

t: tempo, (s). 

Se um corpo inicialmente a 100°C é colocado em um ambiente a 20°C e após 10 minutos sua temperatura é de 60°C, qual é o valor aproximado da constante k?

Nos motores de combustão interna utilizados em projetos de otimização energética, o ciclo termodinâmico mais comum é o ciclo 

Uma máquina térmica recebe calor de uma fonte mantida a 227  ºC e elimina para o meio ambiente resíduos não poluentes a uma temperatura de 27  ºC.
Baseando-se no conceito de ciclo Carnot, a eficiência máxima que essa máquina pode ter é: 

Um gás encontra-se inicialmente a 40 ºC, ocupando um volume de 10 m3 , a uma pressão de 100 Pa. O recipiente que contém o gás é projetado para manter sua pressão sempre constante. Com a adição de 5000 J de calor, a temperatura do gás aumenta para 60 ºC e seu volume passa a ser de 20 m³ .
Nesse caso, a variação de energia interna do gás é: 

Uma batedeira de potência 1000 W agita, durante uma hora, a água de um reservatório isolado contendo 180 kg de água.
Desprezando perdas de energia e assumindo o valor de 4000 J/kg ºC para o calor específico a volume constante da água, o aumento de temperatura esperado para a água é de: 

Em estudos sobre condução unidimensional de calor em paredes compostas, uma abordagem comumente utilizada é a representação do conjunto como uma estrutura única, de resistência térmica equivalente.
Na situação mostrada na figura a seguir, a parede de espessura L_A = 20 cm é composta por um material de condutividade térmica 100 W/m.K, ao passo que o material da parede com espessura L_B = 40 cm tem condutividade igual a 400 W/m.K. 




A resistência térmica equivalente do conjunto, considerando uma área de condução de calor igual a 225 cm² , é:

Os ciclos de Carnot e de Rankine são fundamentais para a compreensão das máquinas térmicas e a conversão de calor em trabalho. Uma característica distintiva entre os ciclos de Carnot e de Rankine, e suas implicações na eficiência de motores térmicos, é o fato de que: 

As leis da termodinâmica são fundamentais para a compreensão de processos energéticos em sistemas físicos e químicos. Sobre as leis da termodinâmica, considere as seguintes afirmativas:

I. A entropia de um sistema isolado nunca diminui; em processos irreversíveis, a entropia total do sistema e do ambiente sempre aumenta.
II. A energia total de um sistema isolado permanece constante ao longo do tempo, podendo apenas se transformar de uma forma em outra.
III. Em um ciclo termodinâmico completo, a quantidade de calor absorvida pelo sistema é sempre igual à quantidade de trabalho realizado pelo sistema. 
IV. A eficiência de um motor térmico pode ser aumentada indefinidamente através de melhorias no design e na tecnologia.

Assinale a alternativa CORRETA: 

Considerando o princípio da conservação da energia em sistemas fechados, qual das seguintes afirmações está correta em relação à primeira lei da termodinâmica, aplicável às operações de compressão e expansão de gás natural? 

A convecção pode ser classificada como convecção natural (ou livre) ou forçada, dependendo de como o movimento do fluido é iniciado. Na convecção forçada, o fluido é forçado a escoar sobre a superfície ou dentro de um tubo por meios externos, como bomba ou ventilador. Na convecção natural, qualquer movimento do fluido é causado por meios naturais, como o efeito empuxo, que se manifesta com fluidos quentes subindo e fluidos frios descendo. A experiência mostra que a transferência de calor por convecção depende fortemente das propriedades do fluido, como viscosidade dinâmica, condutividade térmica, densidade e calor específico, assim como da velocidade do fluido. Ela também depende da geometria e da rugosidade da superfície sólida, além do tipo de escoamento do fluido (modo laminar ou turbulento).

Considerando o texto apresentado, avalie as asserções a seguir e a relação proposta entre elas.

I. Todas as observações experimentais indicam que a temperatura do fluido é maior próximo à superfície do que nas camadas adjacentes do fluido.

PORQUE

II. O fluido, em contato direto com um sólido, “adere” à superfície por causa dos efeitos viscosos, atingindo repouso completo na superfície, onde não há escorregamento.

A respeito dessas asserções, assinale a opção CORRETA.

A determinação das taxas de transferência de calor de um sistema e, consequentemente, o tempo de aquecimento ou resfriamento e a variação de temperatura são os objetivos da transferência de calor. A termodinâmica trabalha com estados termodinâmicos em equilíbrio e transformações de um estado de equilíbrio para outro. A transferência de calor, por sua vez, trabalha com sistemas que não estão em equilíbrio térmico, pois são fenômenos de não equilíbrio termodinâmico. O estudo da transferência de calor não pode ser baseado apenas nos princípios da termodinâmica. A primeira lei estabelece que a taxa de energia transferida para um sistema deve ser igual à taxa de crescimento de sua energia.

Considerando o texto apresentado, avalie as asserções a seguir e a relação proposta entre elas.

I. Quanto maior o gradiente de temperatura, maior a taxa de transferência de calor.

PORQUE

II. A taxa de calor transferido deve ser na direção da maior temperatura.

A respeito dessas asserções, assinale a opção CORRETA.

Condução é a transferência de energia das partículas mais energéticas de uma substância para partículas vizinhas adjacentes menos energéticas, como resultado da interação entre elas. A condução pode ocorrer em sólidos, líquidos ou gases e a sua taxa de transferência de calor é definida pela equação da figura abaixo. Em líquidos e gases, a condução deve-se às colisões das moléculas em seus movimentos aleatórios. Nos sólidos, ela acontece por causa da combinação das vibrações das moléculas em rede, e a energia é transportada por elétrons livres.

Considerando a condução de calor em regime permanente através de uma grande parede de espessura ∆𝑥 = 𝐿 e área 𝐴 e a equação da taxa de condução de calor, assinale a alternativa CORRETA:

A segunda lei da termodinâmica, que diz respeito à transferência de energia térmica, ou seja, à conversão de calor em trabalho útil, pode ser expressa de formas diferentes.

Assinale a alternativa CORRETA:

A figura a seguir ilustra os escoamentos que ocorrem em um trocador de calor.

Esse trocador de calor é do tipo

O calor pode ser transmitido de várias maneiras. Relacione as três formas de transferência de calor listadas a seguir, com suas respectivas descrições.

1. Condução
2. Convecção
3. Radiação

( ) transferência da energia emitida por uma matéria sob forma de ondas eletromagnéticas.
( ) transferência de energia através das interações entre as partículas.
( ) transferência de energia tanto por difusão como por movimento global do fluido.


Assinale a opção que indica a relação correta, na ordem apresentada.

Um forno industrial possui uma parede de 20cm de espessura, e temperaturas interna e externa de 1800 e 1200 graus Kelvin, respectivamente.
Sabendo-se, ao longo de duas horas, perdeu-se uma quantidade de 9,6kWh de calor por condução para cada metro quadrado dessa parede, a condutividade térmica do material da parede, em W/(m.K), vale