Questões de Concurso sobre Termodinâmica

Um processo que ocorre à pressão constante é denominado isobárico, no qual é nulo o trabalho realizado sobre um gás ideal.

Temperatura é a propriedade termodinâmica que representa a quantidade de energia contida no sistema devido a seu movimento molecular.

Um gás ideal em um conjunto cilindro-pistão tem, no seu estado inicial, uma temperatura T, uma pressão P e um volume V. O gás é então comprimido isotermicamente até o dobro da pressão inicial.

Nesse processo, é correto afirmar que esse gás

Preencha a lacuna abaixo.

Considere um processo unidimensional de condução de calor estacionário através de uma laje sólida com espessura de 10 cm. O lado de alta temperatura A tem temperatura superficial de 80°C, e a taxa de transferência de calor por unidade de área para o lado de baixa temperatura B é de 4,5 kW/m². A condutividade térmica da placa é de 15 W/mK. A taxa de geração de entropia por unidade de área durante o processo de transferência de calor é de _______ W/m²K.

O número que preenche corretamente a lacuna é:

Qual é o rendimento aproximado de um ciclo de Carnot operando entre uma fonte de calor de 80°C e uma fonte fria a 30°C, recebendo 2000 W de calor da fonte quente?

A temperatura da carcaça de um trocador de calor indica perda de calor para o ambiente. Sabe-se que:

• corrente quente:

Capacidade térmica = 2 kJ/K.s

Temperatura de entrada no trocador: 95 ºC

Temperatura de saída no trocador: 45 ºC

• corrente fria:

Capacidade térmica = 3 kJ/K.s

Temperatura de entrada no trocador: 25 ºC

Temperatura de saída no trocador: 55 ºC

Com essas informações, a quantidade de calor perdida para o ambiente, em kW, é igual a

50 g de gelo a 0°C é adicionado em um recipiente isolado de cobre de 750 g, contendo 200 g de água, ambos previamente em equilíbrio na temperatura de 20°C.

Considere o calor específico da água como 4,187 kJ/kgK, O calor específico do cobre como 0,418 kJ/kgK e o calor latente de fusão do gelo a 0°C como 333 kJ/kg.

Qual será a temperatura na condição de equilíbrio quando todo o gelo derreter?

Suponha-se que um tanque esférico de aço — representado na figura a seguir — com diâmetro interno 0,5 m e 5 mm de parede e com isolamento térmico composto por duas camadas de material isolante, seja usado para armazenar nitrogênio líquido, cujo ponto de ebulição é −196 °C. Suponha-se, também, que a esfera esteja em um ambiente atmosférico cuja temperatura seja 20 °C.

Com base na hipótese apresentada e considerando-se que a resistência térmica absoluta combinada da parede/isolamento/ar seja 0,6 K/W, é correto afirmar que será transferido calor ao nitrogênio líquido à taxa de 360 W.

No que diz respeito ao 2º princípio da termodinâmica e à entropia, analisar os itens abaixo:

I. Há duas maneiras equivalentes de se definir a variação na entropia de um sistema: em termos da temperatura do sistema e da energia que ele ganha ou perde na forma de calor e contando as maneiras como os átomos ou as moléculas que compõem o sistema podem ser arranjados.

II. Se a entropia é uma função de estado, ela irá depender apenas dos estados inicial e final do gás, e não da forma como o sistema evoluiu de um estado para outro.

III. Em uma máquina ideal, todos os processos são reversíveis e não há desperdícios nas transferências de energia, em virtude, digamos, do atrito e da turbulência.

Está(ão) CORRETO(S):

Observe a tabela de temperatura:

Fonte: J., MORAN, M. [et. al.]. Princípios de Termodinâmica para Engenharia, 8ª edição. Rio de Janeiro: LTC, 2018.

Em um dia frio de inverno a temperatura da janela de vidro em uma residência está a 5 ºC. No ambiente interno onde se encontra essa janela, a temperatura é fixa em 24 ºC. Qual deveria ser a umidade relativa máxima que o ar pode ter para que não ocorra condensação?

A segunda lei da termodinâmica impõe limites á operação dos dispositivos cíclicos, conforme expresso pelos enunciados de Kelvin-Planck e de Clausius. Uma máquina térmica não pode operar trocando calor com um único reservatório e um refrigerador não pode operar sem fornecimento líquido de energia de uma fonte externa. As conclusões, conhecidas como os princípios de Carnot, referentes á eficiência térmica de máquinas reversíveis e irreversíveis são expressas da seguinte maneira:

I. A eficiência de uma máquina térmica irreversível é sempre menor que a eficiência de uma reversível operando entre os mesmos dois reservatórios.

II. A eficiência de todas as máquinas térmicas reversíveis operando entre os mesmos dois reservatórios é sempre a mesma.

III. A eficiência de uma máquina térmica reversível é sempre menor que a eficiência de uma irreversível operando entre os mesmos dois reservatórios.

Estão corretas as afirmativas:

Em geral, a condutividade térmica dos gases é maior que a dos líquidos, e a destes é menor que a dos sólidos.

Considere-se que 18 litros de gás na temperatura de 27 °C estejam contidos em um cilindro a uma pressão de 10 atm e que, por meio de um pistão, o volume do gás seja reduzido, a temperatura aumente para 42 °C e a pressão, para 20 atm. Nesse caso, assumindo-se que o gás se comporta como um gás ideal, o volume final de gás contido no cilindro será menor que 10 litros.

Analise as afirmações seguintes e escolha a alternativa que se encaixa ou diz respeito, corretamente, aos conceitos da segunda lei da termodinâmica e não à primeira lei da termodinâmica.

Em um processo isobárico, a ___________ do sistema permanece constante durante o processo.

Assinale a alternativa que preenche corretamente a lacuna do trecho acima.

Durante a mudança de estado físico de uma substância, o calor transferido é utilizado, em quase sua totalidade, para essa transformação.

Vapor superaquecido, de temperatura desconhecida, é a fonte quente de uma máquina de Carnot, reversível obviamente. A fonte fria opera a 20 ºC, recebendo calor rejeitado pela fonte quente. A fonte quente fornece à máquina 8 000 kcal e o rendimento do ciclo da máquina térmica é de 30 %.

É correto afirmar que a temperatura da fonte quente é, em ºC, aproximadamente igual a

A distribuição de temperaturas através de uma parede plana em um processo de condução de calor em regime permanente está representada na imagem a seguir.

A condutividade térmica da parede é 0,6 W.m-1K^-1 e a taxa de transferência de energia por condução através de 1,5 m² de área de parede é 0,2 kW:

Se a diferença de temperatura entre os lados da parede é de 60° C, qual é a espessura da parede (em metros)?

Em termodinâmica, o conceito de entropia é fundamental para estudar e compreender ciclos termodinâmicos e disponibilidade de energia. De acordo com a segunda lei da termodinâmica, assinale a alternativa correta.

Um balão de aeróstato (dirigível), preenchido com hidrogênio, tem um volume de 1000 m³ na temperatura constante do ar de 27 ºC e pressão de 0,98 bar. Considerando R₀=8314 KJ/kg/mol k, qual é a quantidade de massa limite que pode ser levantada por este aeróstato?