O ciclo de operação de um motor de combustão interna de quatro tempos envolve quatro fases principais: admissão, compressão, combustão e exaustão. Cada uma dessas fases desempenha um papel crucial para garantir que a mistura ar-combustível seja adequadamente manipulada para gerar energia mecânica. O ciclo Otto é o ciclo termodinâmico idealizado que descreve o comportamento de motores de combustão interna de ignição por faísca, caracterizado por processos adiabáticos e isocóricos.

Disponível em: https://reparadorsa.com.br/saiba-o-que-e-o-ciclo-otto-e-como-ele-opera/. Acesso em 29 set. 2024 (adaptado)


Considerando o ciclo Otto ideal, selecione todas as afirmações que descrevem corretamente o comportamento termodinâmico e o fluxo de energia durante o ciclo completo de um motor de combustão interna de quatro tempos.


I. O calor é fornecido ao sistema durante o processo de compressão adiabática, aumentando a eficiência do motor.
II. O processo de combustão no ciclo de Otto é um processo a volume constante, resultando em um aumento significativo de temperatura e pressão.
III. A eficiência do ciclo de Otto é maximizada, quando o volume de exaustão é maior que o volume de admissão, o que permite a liberação eficiente dos gases queimados.
IV. O trabalho útil do motor é produzido durante a expansão adiabática, quando os gases de combustão se expandem, transferindo energia para o pistão.

Assinale a alternativa que apresenta APENAS as afirmações corretas.

O processo de corte por plasma emprega um arco elétrico direcionado para fundir o material por meio de um jato de plasma. Assinale a alternativa que apresenta corretamente a característica térmica desse jato:

Durante a inspeção preventiva de um ar-condicionado split de 60000 BTU/h que atende um laboratório de informática, a equipe detecta acúmulo de poeira e fuligem entre as aletas da serpentina do condensador externo. Esse depósito cria uma barreira térmica e reduz a vazão de ar de rejeito de calor.

Qual é o efeito primário dessa condição sobre o desempenho do ciclo de refrigeração? 

O Técnico em Segurança do Trabalho de uma prefeitura recebeu a incumbência de elaborar o material para o treinamento teórico de uma Brigada de Incêndio e precisou relembrar vários conceitos básicos sobre o assunto. Um dos itens abordados foi a propagação do calor, que é o processo de transferência de calor entre corpos que possuem diferentes temperaturas. A propagação de calor pode ocorrer por condução térmica, convecção térmica ou irradiação térmica. Considerando isso, associe a segunda coluna de acordo com a primeira, que relaciona os meios de propagação de calor com as respectivas descrições:

Primeira coluna: meio de propagação
1.Condução térmica
2.Convecção térmica
3.Irradiação térmica

Segunda coluna: descrição
(__)Propagação de calor por meio de correntes convectivas geradas pela subida da parte quente do fluido e pela descida da parte fria do fluido, o que ocorre pelas diferenças de temperatura.
(__)Propagação de calor por meio do contato entre diferentes corpos, sem transferência de matéria. Isso ocorre devido aos átomos do corpo, numa temperatura mais elevada, colidirem com os átomos do corpo numa temperatura mais baixa e transferirem energia para eles, elevando o seu grau de agitação até que atinjam o equilíbrio, quando tiverem o mesmo grau de agitação − temperatura.
(__)Propagação de calor por meio de ondas eletromagnéticas, que não necessitam de um meio material para se transportar, sendo assim, são capazes de se propagar no vácuo.

Assinale a alternativa que apresenta a correta associação entre as colunas:

O processo de corte por chama, conhecido como oxicorte, é amplamente utilizado em oficinas e indústrias para seccionar metais ferrosos, especialmente chapas de aço carbono. O processo não se baseia simplesmente na fusão do metal, mas em uma reação química controlada que permite realizar cortes de grande espessura. A eficácia do corte depende de uma combinação precisa de temperatura de pré-aquecimento, pureza do gás e as propriedades intrínsecas do material a ser cortado. Com base no princípio de funcionamento do oxicorte, assinale a alternativa correta.

O conceito fundamental expresso pela 1ª Lei da Termodinâmica é

Um engenheiro está avaliando a perda de calor através de uma parede plana de concreto com espessura de 20 cm e área de 15 m². A parede separa dois ambientes mantidos a temperaturas constantes de 30°C (lado interno) e 5°C (lado externo). O coeficiente de condutividade térmica do concreto é 1,4 W/m°C. Admitindo regime estacionário e condução unidimensional, a taxa de transferência de calor através da parede é

Um engenheiro mecânico está avaliando o desempenho teórico de um motor térmico ideal que opera com um ciclo de Carnot. O projeto considera um reservatório de alta temperatura a 600 K (como um trocador de calor alimentado por gases de combustão) e um reservatório de baixa temperatura a 300 K (representando o meio ambiente). Durante o funcionamento, o motor recebe 1200 kJ de calor da fonte quente por ciclo. Considerando o comportamento ideal do ciclo de Carnot, o trabalho líquido produzido pelo motor térmico em cada ciclo, desconsiderando perdas irreversíveis, é de

Um engenheiro analisa o comportamento termodinâmico de um sistema que recebe 400 kJ de calor de um reservatório térmico a 500 K e libera 150 kJ para o ambiente a 300 K, sem variação de energia interna. Nesse processo, a variação total de entropia do universo é de

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 ?

No contexto da prestação de consultoria técnica para um projeto de colaboração com o Instituto de Física da universidade, o Engenheiro Mecânico é encarregado de avaliar a eficiência térmica de dispositivos embarcados em um satélite experimental desenvolvido para fins acadêmicos.
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?

Um engenheiro está projetando um sistema de refrigeração para um laboratório de pesquisa que requer controle preciso de temperatura. Para otimizar o desempenho do ciclo de refrigeração, ele precisa compreender as transformações de energia envolvidas.
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? 

No planejamento e na otimização de sistemas térmicos para reaproveitamento energético em instalações de uma universidade federal, um Engenheiro Mecânico é encarregado de avaliar o desempenho de um trocador de calor de casco e tubos utilizado no sistema de aquecimento de água para chuveiros e torneiras. Nesse sistema, dois fluxos de água (quente e fria) trocam calor em regime permanente.
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), C_h = C_c = 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?

Uma caldeira industrial precisa converter 1 kg de água a 100°C em vapor d´água na mesma temperatura à pressão atmosférica (P = 1,01 x 10⁵ N/m²). O volume da água varia de 1,0 x 10^-6 m³ do líquido para 1.671,0 x 10^-6 m³ de gás, sabendo-se que o calor de vaporização da água (Lv) para essa pressão é de 2,256 x 10⁶ J/kg.

A variação da energia interna do sistema associada a esse processo é de

Em sistemas de refrigeração, particularmente naqueles que operam em baixas temperaturas, o acúmulo de geada ou gelo na superfície das serpentinas do evaporador é um fenômeno comum. Quais são as principais consequências desse acúmulo para o desempenho e a operação do sistema de refrigeração? 

Motores que operam em um ciclo Diesel são, de forma geral, mais eficientes do que aqueles que operam em ciclo Otto (gasolina e etanol) devido: