Questões de Concurso sobre Termodinâmica

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.

Durante um processo de aquecimento, uma chapa de metal com área de superfície de 0,5 m² é aquecida a uma temperatura de 200°C. Se a chapa é exposta a um ambiente com temperatura constante de 50°C e o coeficiente de transferência de calor convectivo é de 100 W/m²K, qual é a taxa de transferência de calor da chapa para o ambiente?

Na medição da temperatura do fluido com um termopar, a variação de temperatura determinada é proporcional à alteração da resistência à passagem de corrente elétrica por dois fios metálicos diferentes.

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.

O diagrama, pressão-volume abaixo apresenta o ciclo de um gás ideal que opera segundo uma máquina de Carnot.

De acordo com o diagrama e os conceitos do ciclo de Carnot, é correto afirmar que no processo:

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

Considerando a segunda lei da termodinâmica aplicada a um motor térmico, é correto afirmar.

Considere um sistema composto por uma fonte de calor e um material condutor térmico, em que uma de suas extremidades é colocada em contato com a fonte de calor, enquanto a outra extremidade permanece exposta a uma atmosfera com temperatura inferior à da fonte de calor.

Com relação ao referido sistema, assinale (V) para afirmativa verdadeira e (F) para a falsa.

( ) Em regime permanente não há variação de temperatura no material condutor, pois já ocorreu o equilíbrio.

( ) Em qualquer instante o perfil de temperatura é dado por uma reta decrescente partindo da fonte de calor.

( ) Apenas em regime permanente o fluxo de calor na extremidade exposta à atmosfera é constante.

As afirmativas são, respectivamente,

As relações termodinâmicas permitem a avaliação das propriedades termodinâmicas a partir de outras propriedades que podem ser medidas experimentalmente de modo direto. A respeito dessas relações é incorreto afirmar.

O NTU para o regenerador é superior a 4,0.

Considere a figura a seguir, que mostra os perfis de temperatura T normalizados de dois fluidos com mesmo calor específico em um trocador de calor de tubos concêntricos de fluxos opostos. Nesse caso, a taxa da capacidade térmica do fluido frio é cerca de metade da do fluido quente.

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:

Considere os números de Prandtl avaliados para uma temperatura de 27 ºC para os seguintes meios: (1) ar: 0,707; (2) água: 5,83; (3) mercúrio: 0,0248. Analisando-se os três valores, é correto afirmar que:

A figura abaixo mostra uma pessoa sentada à lareira.

https://baldaques.blogspot.com/2006/11/lareira

Nesse caso, o calor da lareira chega à pessoa através de um processo denominado:

Um fluxo de calor atravessa um metro quadrado de um cobertor de 3,3 cm de espessura, durante uma hora. A pele está a 33 ºC e o ambiente a 0°C. O coeficiente de condutibilidade térmica do cobertor é 0,0001 cal/s.cm.ºC. A opção que apresenta o valor do fluxo de calor é:

Na indústria de processamento de alimentos, um engenheiro precisa projetar um trocador de calor para resfriar um líquido comestível de 80°C para 30°C, sendo que esse líquido flui a uma taxa de 0,5 m³/h. O sistema de resfriamento disponível usa água que pode ser fornecida a uma temperatura de 10°C, mas a água não deve exceder 25°C após o processo de troca de calor para garantir eficiência. Considerando uma transferência de calor ideal e sem perda de massa, assinale a alternativa que apresenta a taxa mínima de fluxo de água necessária para o processo de resfriamento, assumindo que o calor específico do líquido comestível e da água é aproximadamente o mesmo.

O calor trocado por 40g de hélio numa transformação isobárica, sendo c_p = 1,25 cal/g.K o calor específico do hélio sob pressão constante, cuja variação de temperatura atingiu a 400K, corresponde a:

Os processos reversíveis são frequentemente usados como referência para a avaliação do desempenho de processos reais e para o estabelecimento de limites máximos para a eficiência de máquinas térmicas.

Uma janela de vidro é retangular e tem 3 m de largura, 1 m de altura e 5 mm de espessura. As temperaturas das superfícies interna e externa da janela são, respectivamente, 15°C e 5°C, sendo ambas constantes. Considerando que a condutividade térmica do vidro é de 1,4 W/(m.K), a perda de calor através da janela será de:

Para manter o giroscópio em precessão, é necessária uma força de 20 N.