Questões de Concurso sobre Leis e Propriedades da Termodinâmica

Em qualquer ciclo termodinâmico reversível, é impossível converter todo o calor adicionado em trabalho útil, o que permitiria atingir a eficiência térmica de 100%, uma vez que, em todo ciclo, há trocas de calor em níveis diferentes de temperatura. Um ciclo reversível com duas isotérmicas unidas por outros processos termodinâmicos exemplifica a afirmativa.

Considere a mudança de estado de líquido saturado para vapor saturado de uma substância pura que obedece à seguinte relação termodinâmica

em que P, T, v e s denotam pressão, temperatura, volume específico e entropia específica, respectivamente.

Para estados termodinâmicos na região de saturação, a diferença de entalpia do vapor (h_v) e do líquido (h_l), representada por h_lv = h_v - h_l, pode ser determinada a partir da inclinação ß = (d P / dT)_sat da curva de pressão de vapor e da diferença dos volumes específicos vapor saturado - líquido v_lv = v_v - v_l à temperatura dada. Marque a opção que fornece a expressão correta para o cálculo da diferença de entalpia vapor líquido saturado.

Um trocador de calor do tipo tubular é utilizado para aquecer 2,5 kg/s de água de 15 a 85 °C. O aquecimento deve ser feito pela passagem de um óleo aquecido a uma temperatura de 160 ºC, pelo lado do casco do trocador de calor. Considere que os calores específicos da água e do óleo são, respectivamente, 4200 J/kg.K e 2000 J/kg.K.

A vazão mássica do óleo em kg/s deixando o trocador a uma temperatura de 100 °C é

É possível se idealizar um ciclo termodinâmico operando entre limites de temperatura, contendo duas isotérmicas unidas por duas isobáricas, com a mesma eficiência do ciclo de Carnot, operando nos mesmos limites de temperatura.

Suponha que uma máquina térmica hipotética receba, por ciclo, 600 kJ de uma fonte a 327^oC e rejeite 180 kJ para uma fonte fria a 27^oC. Nessas condições, o ciclo térmico dessa máquina hipotética é

A quantidade de itens certos é igual a

Uma parede de tijolos de 12 m × 10 m e com 30 cm de espessura faceia uma camada de concreto de 6 cm de espessura, conforme mostra a figura acima. As faces expostas da parede de tijolos - face A - e da camada de concreto - face B - estão a uma temperatura de 75^oC e 20^oC, respectivamente. Nesse caso, sabendo que as condutividades térmicas do tijolo e do concreto valem 0,5 W/(m × K) e 1,0 W/(m × K), respectivamente, a perda de calor por hora através da parede, da face A para a face B, será igual a

A figura acima mostra a variação de temperatura em dois fluidos ao longo de um trocador de calor simples do tipo tubo-e-carcaça concêntricos. T_fe e T_qe são as temperaturas de entrada dos fluidos frio e quente, respectivamente, e T_fs e T_qs são, analogamente, as temperaturas de saída dos fluidos frio e quente. A situação esquematizada

No processo termodinâmico mostrado na figura acima, o trabalho total realizado no ciclo abdca será igual a

Considere as viscosidades dinâmicas (com unidades kg/(m◦s) no SI) do ar e da água à pressão atmosférica na faixa de temperatura entre -20°C e 120ºC. Quando a temperatura de ambos os fluidos aumenta a partir de um mesmo valor inicial, pode-se afirmar que:

O calor e o trabalho são formas de transferência de energia para ou de um sistema. Portanto, a unidade calor, ou qualquer outra forma de energia são as mesmas das de trabalho. Assim, no SI (Sistema Internacional), a unidade de calor é: