Questões de Concurso sobre Termodinâmica

Com relação à transmissão de calor, associe os métodos apresentados na coluna à esquerda com as suas respectivas descrições na coluna à direita.

A sequência correta é

Um sistema fechado realiza um trabalho de 500 J enquanto recebe 1200 J de calor. Assinale a alternativa que apresenta a variação da energia interna do sistema.

Na medição da temperatura de um fluido com um termistor, a temperatura encontrada resulta da variação da resistividade elétrica dos materiais semicondutores do instrumento.

Considere um setup de testes, instrumentado para medir diversos canais de temperaturas em diversos pontos de um equipamento sob teste, instalado dentro de uma câmara de simulação espacial. Durante os testes, a câmara estará em alto vácuo e a temperatura de suas paredes será mantida por volta de -196°C.

Nesse caso, os arquitetos térmicos, que acompanham os testes, deverão estar atentos às trocas de calor

Em uma usina termoelétrica, uma máquina térmica opera entre uma fonte quente a uma temperatura de 500°C e uma fonte fria a 30°C. Considerando que essa máquina térmica trabalha em um ciclo ideal, assinale a alternativa que corresponde ao rendimento teórico máximo dessa máquina.

Obs.: Use a escala absoluta de temperatura (Kelvin) para seus cálculos.

Os fenômenos de transferência de calor podem ser divididos em três grupos: condução, convecção e radiação. Para estes grupos, tanto as condições de contorno quanto a modelagem dos casos são diferentes para cada fenômeno.

Um exemplo desses fenômenos pode ser encontrado

Uma barra de aço de 10 kg e temperatura de 300 ºC é mergulhada em um reservatório com 5 L de água com temperatura de 25 ºC. Considerando desprezíveis as trocas de calor com o ambiente extremo, a temperatura da água após.a barra de aço entrar em equilíbrio com a água será de:

Dados: Calor específico do aço = 0,5 kJ/(kg.K); densidade do aço = 8000 kg/m³, e

calor específico da água = 4 kJ(kg.K) e densidade da água = 1000 kgim³.

Uma janela de vidro tem coeficiente de condução k_v = 1,5 W / (m.K) com espessura de 8 cm. A janela tem 1,2 m de largura e 0,8 m de comprimento. Sabendo que as temperaturas interna e externa são de T_i= 25 ºC e T_e = -15 ºC, respectivamente, determine a taxa de transferência de calor através da janela.

A Segunda Lei da Termodinâmica trata das condições para que as transformações termodinâmicas ocorram. De acordo com seus enunciados, é:

O resfriamento de um corpo em um meio com temperatura constante, é descrito pela seguinte equação diferencial:

dT/dt = -k*(T - Ta)

Onde:

T(t): temperatura do corpo em função do tempo, (°C).

Ta: temperatura ambiente, (°C).

k: constante de proporcionalidade, (1/s).

t: tempo, (s).

Se um corpo inicialmente a 100°C é colocado em um ambiente a 20°C e após 10 minutos sua temperatura é de 60°C, qual é o valor aproximado da constante k?

Numa transformação isotérmica, para se determinar a temperatura, aplica-se a expressão pV=nRT, na qual p é a pressão, V o volume, n o número de mols, R a constante dos gases perfeitos e T a temperatura. A expressão descrita anteriormente denomina-se equação de:

Uma configuração comum para trocadores de calor é o de casco e tubos. Formas específicas desse tipo de trocador de calor diferem de acordo com os números de passes no casco e o nos tubos. Com relação a esse trocador de calor, assinale a alternativa correta.

Quando o reservatório quente (T_q) estiver em 1.000 K e o frio (T_f), em 250 K, a eficiência máxima (η),chamada eficiência de Carnot, será: η = 1 - $\frac{T_q}{T_f}$ = 75%.

Transferência de calor é a energia térmica em trânsito devido à uma diferença de temperaturas, podendo ocorrer de três modos: condução, convecção e radiação. Em relação a esses modos é correto afirmar.

A maioria dos dispositivos que produzem potência opera em ciclos, e o estudo dos ciclos de potência é uma parte interessante e importante da termodinâmica. Os ciclos encontrados em dispositivos reais são difíceis de analisar, por acusa da presença de efeitos complicadores, como atrito e a falta de tempo suficiente para o estabelecimento de condições de equilíbrio durante o ciclo.

Considerando o texto apresentado, avalie as asserções a seguir e a relação proposta entre elas.

I. Um modelo de ciclo ideal simples permite que os engenheiros estudem os efeitos dos principais parâmetros que dominam o ciclo sem se confundirem com os detalhes.

PORQUE

II. Quando todas as irreversibilidades e complexidades são removidas do ciclo real, ficamos com um ciclo que se parece muito com o ciclo real, mas que é formado totalmente por processos inteiramente reversíveis.

Sobre as duas asserções, é CORRETO afirmar que:

A perda de calor para o ambiente no aquecedor corresponde a 20 kW.

A efetividade térmica do regenerador é inferior a 50%.

Uma máquina térmica ideal realiza o ciclo de Carnot. Sendo as temperaturas das fontes térmicas 127°C e 27°C, respectivamente, determine o rendimento da máquina.

Dado: η = 1 – (T₂/T₁)

Quando um trabalho realiza um processo reversível, no qual há transferência de calor, o processo frequentemente ocorre de modo que a curva log p x log V é uma linha reta, sendo “p” a pressão e “V” o volume. Para tal processo, $p^{V^n}$ = constante Esse tipo de processo é chamado politrópico. Assim, qual é o valor de n para um processo isotérmico que obedece a essa equação?

Considere que um determinado militar da Marinha do Brasil tenha optado por elaborar sua própria escala de temperatura linear, sendo atribuído o simbolo ºT para representá-la. Sabendo que 500 ºT e 100 ºT equivalem a 100 ºC e 0 ºC, respectivamente, assinale a opção que apresenta o valor de 25 ºC na escala ºT.