Questões de Concurso Sobre termodinâmica em engenharia mecânica

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Q3876264 Engenharia Mecânica
Receptores de torre central em sistemas de Energia Solar Concentrada (CSP) operam em altas temperaturas e exigem revestimentos seletivos. Assinale a alternativa que define as propriedades ópticas ideais baseadas na física de radiação e na Lei de Kirchhoff.
Alternativas
Q3876252 Engenharia Mecânica
Microturbinas a gás operando em ciclo Brayton regenerativo, equipadas com recuperador de calor prático (efetividade menor que 100%), são usualmente projetadas para operar em faixas moderadas de razão de pressão do compressor, compatíveis com limites construtivos e operacionais típicos desses sistemas. Desconsiderando situações extremas de projeto e assumindo condições estacionárias, assinale a alternativa correta acerca da relação entre a razão de pressão do compressor e o desempenho térmico do recuperador.
Alternativas
Q3870429 Engenharia Mecânica
A válvula termostática é um componente vital do sistema de arrefecimento. Sua função principal não é resfriar o motor, mas sim gerenciar a temperatura de trabalho. Quando o motor ainda está frio (logo após a partida), a válvula permanece fechada para impedir a circulação da água para o radiador. O objetivo técnico desse funcionamento específico é:
Alternativas
Q3869477 Engenharia Mecânica
Um sistema de refrigeração opera com o fluido refrigerante R-134a em um ciclo de compressão de vapor ideal, cujos dados de operação são: Temperatura de evaporação = -10°C, Temperatura de condensação = 40°C, Título do vapor na entrada do evaporador: x = 0,25, O compressor recebe vapor seco saturado na sucção, a vazão mássica de refrigerante é 0,10 kg/s. No estado 4 (entrada do evaporador após válvula de expansão), considere processo isentálpico. Ao sair do evaporador, o fluido retorna ao estado 1 com o vapor saturado. Determine a capacidade frigorífica do ciclo (kW) e o Coeficiente de Performance (COP) do sistema, sabendo que o sistema é ideal e usa compressão isentrópicas entre saturação de evaporação e de condensação. Dados termodinâmicos (aproximados e usuais para estudo): 


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Q3869476 Engenharia Mecânica
Considere uma parede plana composta por duas camadas em série, com àrea transversal unitária (A = 1m2), tal que a primeira camada tenha 0.02m de espessura e condutividade térmica k = 0,40 W/mK e a segunda camada, 0,03m de espessura e k = 0,60W/mK. À superfície exposta à esquerda (lado da primeira camada) está em contato com ar a 100ºC, com coeficiente convectivo h1 = 10W/m2K. A superfície exposta à direita (lado da camada B) está em contato com ar a 0°C, com coeficiente convectivo h2 = 20W/m2K. Admita, regime  permanente e fluxo unidimensional. Determine a taxa de transferência de calor através da parede (em W).
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Q3869475 Engenharia Mecânica

Uma placa grande e negra (∈ = 1) troca calor por radiação com o ambiente à temperatura de 300 K. A superfície da placa está inicialmente a 600 K e mantida nessa temperatura por aquecimento contínuo. Considere que convecção é desprezível, havendo apenas troca radiativa. Use a lei:


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onde σ = 5, 67 x 10-8  W/m2 K4. Qual é a ordem de grandeza do fluxo radiativo trocado pela placa?  

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Q3869474 Engenharia Mecânica
Uma usina térmica a vapor opera em regime permanente recebendo calor de uma caldeira a uma temperatura efetiva média de TH = 800K e rejeitando calor a um condensador em contato com um lago à temperatura TC = 300K . Sabe-se que, em operação nominal, a usina recebe QH, = 800MW de calor da caldeira, rejeita QC = 500MW no condensador e produz potência líquida de W:liq = 300MW . Calcule a eficiência de segunda lei da usina e assinale a opção CORRETA.
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Q3869473 Engenharia Mecânica
Um gás ideal sofre uma compressão quase-estética em um cilindro-pistão, representada em um diagrama p-v por uma linha reta entre os estados 1 (p1 = 100kPa, v1 = 0,040) e 2 (p2 = 300k Pa, = 0,010). Admita que o processo 1-2 seja linear no diagrama p-v. Considere o sistema como o gás contido no cilindro. Com base no diagrama p-v, determine o trabalho realizado pelo gás durante o processo 1-2 e assinale a opção CORRETA. Use a convenção: trabalho positivo quando realizado pelo sistema.

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Q3868259 Engenharia Mecânica
Em processos termodinâmicos complexos, a produção de entropia é frequentemente associada à irreversibilidade interna causada por gradientes de temperatura finitos e efeitos dissipativos. Considere um sistema fechado que interage termicamente com dois reservatórios em temperaturas distintas, operando em regime permanente. Assinale a alternativa correta. 
Alternativas
Q3868256 Engenharia Mecânica
O método da Diferença de Temperatura Média Logarítmica (DTML) e o método da Eficácia-Número de Unidades de Transferência (NUT) são ferramentas distintas para a análise de desempenho. Acerca do assunto, registre V, para as afirmativas verdadeiras, e F, para as falsas:

(__)A Eficácia ($\epsilon$) de um trocador de calor é a razão entre a taxa de transferência de calor real e a taxa máxima de transferência de calor possível.

(__)No método da Diferença de Temperatura Média Logarítmica, o fator de correção F é igual a um para trocadores de calor de escoamento em contracorrente puro.

(__)O Número de Unidades de Transferência (NUT) é uma medida adimensional do tamanho físico do trocador, sendo inversamente proporcional ao coeficiente global de transferência de calor.

(__)Para um trocador de calor de escoamento paralelo, a temperatura de saída do fluido frio nunca pode exceder a temperatura de saída do fluido quente.


Após análise, assinale a alternativa que apresenta a sequência correta, de cima para baixo:
Alternativas
Q3868247 Engenharia Mecânica
O fenômeno de radiação térmica em cavidades e superfícies cinzas exige a aplicação de fatores de forma e conceitos de radiosidade. Analise as afirmativas a seguir:


I.A Radiosidade (J) representa a taxa total de radiação que deixa uma superfície por unidade de área, compreendendo as parcelas emitida e refletida.

II.O Poder Emissivo de um corpo negro é proporcional à quinta potência de sua temperatura absoluta, conforme descrito pela lei de Stefan-Boltzmann.

III.O Fator de Forma (F_ij) depende exclusivamente da orientação geométrica das superfícies envolvidas e não das propriedades de radiação das mesmas.


Está correto o que se afirma em:
Alternativas
Q3863788 Engenharia Mecânica
Um engenheiro de projeto está avaliando o desempenho teórico (ideal) de uma turbina a gás do ciclo de Brayton. A eficiência desse ciclo depende fundamentalmente da razão de pressão do compressor. Esse engenheiro considerou um modelo ideal de ciclo para representar o funcionamento de turbinas a gás, que operam com uma razão de pressão igual a 128. O ar (considerado um gás ideal, com razão entre os calores específicos, a pressão e o volume constantes, de 1,4) entra no compressor a 300 K.
A eficiência térmica desse ciclo é
Alternativas
Q3863781 Engenharia Mecânica
Um engenheiro projeta a parede plana de um forno industrial com duas camadas X1 e X2 de refratários. A camada X1 tem espessura de 0,05 m e condutividade térmica de 1,0 W/(m.K). A camada X2 tem espessura de 0,10 m e condutividade térmica de 0,5 W/(m.K). A temperatura da superfície externa da camada X1 (lado quente) é de 100 °C, e a da superfície externa da camada X2 (lado frio) é de 20 °C.
A taxa de transferência de calor por unidade de área dessa parede composta, em W/m² , é
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Q3863780 Engenharia Mecânica
Um engenheiro está projetando um trocador de calor (casco e tubos) para resfriar óleo de um motor industrial. Para dimensionar a área de troca térmica necessária, ele precisa primeiro calcular o Coeficiente Global de Transferência de Calor (U), que representa a resistência total à transferência de calor. Nesse trocador, o calor passa por duas etapas principais de convecção, sendo a primeira a convecção interna, do fluido interno para a parede do tubo, com coeficiente de 100 W/(m² ·K), e a segunda a convecção externa, da parede do tubo para o óleo externo, com coeficiente de 50 W/(m² ·K).
Desprezando-se a resistência térmica da própria parede do tubo (condução) e qualquer efeito de sujeira (incrustação), o Coeficiente Global de Transferência de Calor (U) do trocador, em W/(m² ·K), é
Alternativas
Q3863778 Engenharia Mecânica

Um engenheiro de manutenção precisa especificar a capacidade máxima de um chiller (refrigerador industrial) de 5 kW para resfriar o fluido de corte de um centro de usinagem. O chiller deve operar no limite teórico (Ciclo de Carnot) entre a temperatura ambiente (fonte quente) e a temperatura do fluido (fonte fria). Para isso, o engenheiro considerou um ciclo de refrigeração ideal (Ciclo de Carnot) que opera entre uma fonte fria a -23,15 °C e uma fonte quente a 26,85 °C.


Se o refrigerador opera com uma potência de entrada de 5 kW, qual é a taxa máxima de remoção de calor que o equipamento pode fornecer ao ambiente frio, em kW?

Alternativas
Q3863777 Engenharia Mecânica
Um engenheiro projeta um atuador pneumático (sistema pistão-cilindro) para uma linha de montagem. O sistema deve realizar trabalho ao expandir o ar (gás ideal) para empurrar uma peça. Durante a expansão, o sistema é aquecido para manter a pressão constante. Para essa solução, adotou-se o modelo de um gás ideal contido em um cilindro com pistão que sofre uma expansão isobárica reversível a uma pressão constante de P = 200 kPa. O volume inicial do gás é 0,5 m³ , e o final, 1,5 m³ . Durante esse processo, o gás recebe Q = 350 kJ de calor.
Qual é a variação da energia interna do gás durante essa expansão, em kJ?
Alternativas
Q3863776 Engenharia Mecânica
Um estudante de engenharia mecânica está aprendendo os quatro processos fundamentais que compõem o ciclo de uma usina termelétrica a vapor (Ciclo de Rankine): bombeamento, aquecimento, expansão e condensação.
No ciclo de Rankine ideal, que modela o funcionamento de usinas termelétricas a vapor, o processo de compressão do fluido de trabalho (água) ocorre em qual equipamento e sob quais condições termodinâmicas?
Alternativas
Q3863774 Engenharia Mecânica
Trocadores de Calor são equipamentos de uso industrial para aquecer ou resfriar correntes de fluidos sem misturá-las. A esse respeito, considere as afirmações a seguir.
I - A diferença de temperaturas entre a entrada e a saída da corrente quente é sempre igual à diferença de temperaturas entre a entrada e a saída da corrente fria.
II - A diferença de Temperatura Média Logarítmica não pode ser substituída pela média aritmética entre as temperaturas envolvidas.
III - Nos trocadores de calor, a corrente quente é sempre utilizada na carcaça do trocador, enquanto a corrente fria é sempre utilizada dentro dos tubos.
Está correto APENAS o que se afirma em
Alternativas
Q3863773 Engenharia Mecânica
Em um ciclo Brayton teórico, as seguintes informações foram coletadas:
• Gás Perfeito, com cp = 1,0 kJ/(kg.K), constante;
• Entrada no compressor: temperatura de 300 K;
• Saída do compressor: temperatura de 550 K;
• Entrada da turbina: 1.400 K; e
• Saída da turbina: 700 K.
Com essas informações, a eficiência térmica do ciclo vale
Alternativas
Q3863771 Engenharia Mecânica
Uma máquina térmica que segue o modelo de Carnot trabalha entre as temperaturas de 900 K (fonte quente) e 300 K (fonte fria). A fonte quente libera cerca de 1.200 kJ de energia à substância de trabalho.
O trabalho líquido produzido pela citada máquina vale, em kJ,
Alternativas
Respostas
141: B
142: B
143: A
144: E
145: D
146: B
147: D
148: B
149: C
150: A
151: C
152: C
153: B
154: A
155: A
156: D
157: D
158: B
159: A
160: C