Questões de Concurso sobre Termodinâmica

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.

É impossível se construir uma máquina térmica que, recebendo 900 kJ de calor de uma fonte a 477 °C, rejeite 90 kJ de calor por ciclo para um dissipador a 27 °C.

O ponto de orvalho de uma amostra de ar é a temperatura:

Um gás ideal sofre um processo politrópico com índice politrópico n = 1,4. Esse processo corresponde a um(a):

A seleção de uma bomba inicia-se, geralmente, pela análise do espaço para instalação da bomba e do motor.

Entre os diferentes parâmetros de seleção de uma bomba, o valor da altura de aspiração crítica disponível (NPSHa) é calculado para evitar problemas como cavitação.

Para um sistema fechado submetido a um processo adiabático, a variação da energia interna ΔU entre os estados inicial e final é expressa por ΔU = -W, em que W é o trabalho realizado pelo sistema.

Em trocadores de calor, o valor da resistência térmica por fator de deposição/incrustração depende da temperatura de operação, da velocidade do fluido e do tempo de serviço do trocador de calor.

A entalpia específica do ar úmido é definida como:

As bombas ligadas em paralelo são adicionadas na horizontal para aumentar a altura manométrica (H); segundo o princípio habitualmente utilizado em bombas multicelulares, para duas bombas idênticas, o máximo de H duplicará, e a vazão máxima não será igual.

Nos trechos AB e CD, a tensão é uniforme e igual a +80 MPa (tração); e, no trecho BC, a tensão é de -75 MPa (compressão).

Na termodinâmica pode-se fazer uma distinção entre uma “variáveis de estado”, no sentido mais primário, e “funções de estado”, cujos valores dependem dessas variáveis de estado primárias.

Segundo essa distinção, assinale a opção que indica duas variáveis de estado.

No que se refere à condução de calor unidimensional e não transiente em sólidos com propriedades térmicas constantes, assinale a opção correta.

A figura precedente mostra, esquematicamente, o sistema de refrigeração de um supercomputador, cuja finalidade é resfriar os circuitos eletrônicos, os quais estão imersos em um fluido dielétrico especial. Esse fluido é bombeado em circuito fechado através do computador, de um trocador de calor do tipo casco e de tubos. Durante a operação normal, o calor gerado dentro do computador é transferido ao fluido dielétrico, que, ao passar pelo trocador de calor, o transfere para a água fria, que circula pelos tubos do trocador. Os parâmetros do sistema são os seguintes:

Fluido dielétrico:

– taxa de fluxo: ${\dot{m}}_f$ = 4,0 kg/s

– calor específico: $C_{pf}$ = 1300 J/kg.K;

– temperatura de entrada no trocador de calor: $T_{fe}$ = 25 °C

– temperatura de saída no trocador de calor: $T_{fs}$ = 15 °C

Água fria:

– taxa de fluxo:${\dot{m}}_A$ = 2,5 kg/s

– temperatura de entrada no trocador de calor: $T_{Ae}$ = 7 °C;

– calor específico da água fria: $C_{pA}$ = 4160 J/kg.K

Considerando os dados apresentados, é possível afirmar que a taxa de transferência de calor $\dot{Q}$ e a temperatura de saída da água fria $T_{As}$ no trocador de calor serão iguais, respectivamente, a

Na fase de carregamento de uma bateria, a intensidade da corrente elétrica é de 25 A, enquanto a tensão é mantida em 13 V. Durante esse processo, a taxa de transferência de calor da bateria é de 15 W. Assinale a alternativa correta correspondente à taxa de variação de energia interna da bateria.

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

Fonte: Incropera et al, “Fundamentos de Transferência de Calor e de Massa”, pg. 425

Esse trocador de calor é do tipo

Na termodinâmica, a Primeira Lei afirma que a energia total de um sistema isolado pode aumentar sem a entrada de energia externa.

Uma vez que se define o que é uma grandeza, podemos perceber que algumas delas serão derivadas de outras. Por exemplo, a velocidade é a grandeza física que corresponde à taxa de variação da distância, medida em unidades de comprimento por unidade de tempo. Podemos utilizar o metro por segundo para medir a velocidade. Logo, definidas as unidades básicas, outras unidades podem ser incorporadas a partir delas. Cada uma das sete grandezas físicas conhecidas, possui, além da unidade de base, uma dimensão de base, sendo aquela que representa a temperatura corretamente apresentada apenas em:

O balão esférico de ar quente da figura a seguir apresenta volume de 1000 m³. Considerando a atmosfera nas condições padrão e a massa específica do ar externo (ar frio) como 1,22 kg/m³, determine a densidade do ar interno (ar quente), em kg/m³, para que este balão suspenda uma carga m = 100 kg.

Utilize g = 9,81 m/s².

O diagrama reproduz o ciclo Rankine, visto que a turbina opera em circuito aberto; todavia, o ciclo é calculado como se fechado fosse: a água é aquecida no interior de uma caldeira (1 a 2), convertida em vapor úmido de alta pressão (2 a 3) e, na sequência, o vapor é expandido a uma baixa pressão, para finalmente ser condensado (4 a 1).