Questões de Concurso sobre Termodinâmica

Na Tabela abaixo são apresentadas algumas características termodinâmicas de um ciclo ideal de refrigeração por compressão de vapor.

Ciclo ideal de refrigeração

Com base nessas características, qual é o valor do coeficiente de eficácia desse ciclo?

Suponha-se que determinado fluido esteja escoando através de um tubo de 10 cm de diâmetro interno. Considere-se que o fluido se encontre a uma temperatura de 100 °C, que a temperatura da superfície interna do tubo seja de 30 °C e que o coeficiente de transferência de calor por convecção seja de 1.000 W ∙ m${}^{-2}$ ∙ K${}^{-1}$ . Nessa situação hipotética, a taxa de transferência de calor por metro de comprimento linear de tubo será de −70π W, ou seja, −70π W estarão sendo transferidos do fluido para a superfície.

Considere como sistema um gás contido em um dado cilindro. Nesse sistema, o volume inicial é 0,04 m³ . Ao remover uma dada carga do êmbolo de vedação desse cilindro, o gás sofre expansão de 0,06 m³ do seu volume inicial. Considere que a pressão (p) é uma variável em função do volume (v), conforme a equação p = 200v, sendo a pressão em kPa. A partir dessas considerações, o trabalho realizado pelo sistema durante esse processo será de:

A análise de processos termodinâmicos inclui o estudo da transferência de massa e energia através dos limites do sistema. Os sistemas podem ser classificados, principalmente, em: abertos, fechados e isolados. Marque a opção que não descreve um sistema aberto.

Um agricultor opera uma bomba de calor com um motor de 2 kW. Deve manter um incubatório de galinhas a 30 ºC, que perde energia a uma taxa de 10 kW para o ambiente mais frio Tamb. O coeficiente mínimo de desempenho que será aceitável para a bomba de calor é:

Analise o diagrama temperatura-entropia de um ciclo Rankine a seguir.

MORAN, Michael J. et al. Princípios de termodinâmica para engenharia. 8. ed. Rio de Janeiro: LTC.

Analise as afirmativas a seguir.

I. Processo 1 – 2: Expansão isentrópica do fluido de trabalho através da turbina na condição de vapor saturado no estágio 1 até a pressão do condensador.

II. Processo 2 – 3: Transferência de calor do fluido de trabalho quando este flui a pressão constante através do condensador chegando em forma de gás ao estágio 3.

III. Processo 3 – 4: Compressão isentrópica na bomba até o estágio 4 na região de líquido comprimido.

Estão corretas as afirmativas

Um engenheiro efetuou a leitura da temperatura de um processo com um termômetro em Fahrenheit onde anotou a temperatura de 180 ºF. Qual seria a leitura aproximada em um termômetro em grau Celsius?

Sabendo que um gás ideal de volume V1, temperatura inicial T1 e pressão inicial P1 sofre uma expansão adiabática até que seu volume final V2 seja 4 vezes maior que seu volume inicial, sua pressão final igual a P2 e sua temperatura final igual a T2, determine a razão entre as pressões iniciais e finais desse gás. Considere CP/CV = 3/2 para esse gás.

Uma caldeira de vapor queima gás natural com poder calorífico inferior de 44 MJ/m³. O ar e o gás natural entram no queimador na condição padrão de referência (25 °C, 100 kPa). Essa caldeira deve produzir vapor saturado seco na vazão mássica de 1 kg/s. A água líquida entra na caldeira com entalpia de 137 kJ/kg. O vapor saturado seco deixa a caldeira com entalpia de 2.725 kJ/kg. Com base nos dados fornecidos, se a caldeira deve produzir vapor saturado durante 14 horas contínuas de operação em regime permanente por dia e ela tem uma eficiência térmica (ou rendimento térmico), baseada no poder calorífico inferior do combustível, estimada em 84%, o consumo total diário de gás natural é aproximadamente:

Duas placas planas justapostas, de mesma espessura, separam dois ambientes, ambos evacuados. As temperaturas das faces esquerda e direita do conjunto das duas placas são mantidas a TQ e TF. Sejam kE e kD as condutividades térmicas das placas da esquerda e da direita, respectivamente. Suponha o regime permanente, e que L seja a espessura de cada placa.

Nessas condições, verifica-se o seguinte:

Se a ANM se comportar como um vaso perfeitamente adiabático, não ocorrerá trocas de calor entre ela e o meio externo.

O fluido contido em um tanque é movimentado por um agitador. O trabalho fornecido ao agitador é 5 090 kJ. O calor transferido do tanque é, em KJ:

Um técnico precisa substituir um termopar defeituoso, empregado em um sistema de controle de temperatura, em uma unidade de armazenamento de congelados. Sabe-se que esse novo termopar será instalado em um local onde a temperatura média de operação é de 200°C negativos.

Tomando-se como referência apenas a temperatura, esse técnico deverá escolher o seguinte termopar:

Ao iniciar uma viagem, o carro tinha 0,2 kg de ar (suposto gás perfeito) em cada pneu, à temperatura de 27ºC e pressão manométrica de 450 kPa. Ao final da viagem, a temperatura atingiu 57ºC. Despreze as variações de volume do pneu. Admita o seguinte:

• as propriedades termodinâmicas da substância não foram alteradas durante a viagem;

• R_ar = 0,3 kN × m / Kg × K;

• P_atm = 100 kPa.

Ao final da viagem, a pressão manométrica do ar no pneu, em KPa, e o volume do pneu, em m³, serão, respectivamente, iguais a

Uma cobertura isolante térmica aplicada sobre o duto deve ser suficientemente porosa para permitir o contato entre o ar externo e a superfície do duto. Esse fato favorece o isolamento térmico, porque o ar possui baixa condutividade térmica.

Um trocador de calor apresenta taxa de transferência de calor e DTML respectivamente iguais a 576 kW e a 150o C. Admita que esse trocador tenha fator de correção igual a 0,8 e coeficiente de transferência de calor global igual a 2.400 W/(m^2.oC).

Qual é o valor, em m2 , da área necessária de transferência de calor?

A expansão não resistida é um fator que torna irreversível um processo termodinâmico.

Um material de alta refletividade pode ser utilizado em dutos para dificultar o ganho de calor por radiação.

De acordo com a equação de Navier-Stokes, a taxa de entrada de massa em um volume de controle é igual à taxa de saída de massa e depende da densidade do fluido, da área da seção transversal, da velocidade e do tempo.

O fator de compressibilidade (Z) é usado para corrigir os desvios de comportamento de gases reais em relação ao comportamento de um gás ideal; quando Z for significativamente diferente de 1, isso implica que o gás está se comportando de maneira não ideal.