Questões de Concurso sobre Termodinâmica e Equilíbrio de Fases

Caldeiras de vapor são essencialmente recipientes pressurizados nos quais a água é introduzida e pela aplicação contínua de energia é evaporada. A água evaporada é chamada de vapor, consistindo um dos fluidos de trabalho mais empregados na indústria. Para se individualizar o estado termodinâmico do vapor úmido e conhecer a relação entre a quantidade de vapor e de líquido na mistura, define-se uma grandeza denominada:

A área da Físico-Química conhecida como termodinâmica ocupa-se do estudo das transformações da energia, em particular da transformação de calor em trabalho e vice-versa. Sobre o assunto em questão, é correto afirmar que:

Considere as propriedades termodinâmicas de um fluido, entalpia H = U + P.V; energia livre de Helmoltz A = U – T.S; e energia livre de Gibbs G = H – T.S; e as leis da termodinâmica aplicáveis para um processo reversível e um sistema fechado (dU = $\delta$Q + $\delta$W; dS = ($\delta$Q/T) + S_ger). Com base nas informações, a relação termodinâmica CORRETAMENTE estabelecida para uma substância pura e homogênea é:

Um forno industrial foi construído com um material de condutividade térmica igual a 1,5 W/m°C. Considere-se as dimensões da parede de 1,5 x 2 m. Ao longo da operação, observou-se um perfil linear de temperatura em regime estacionário, sendo as temperaturas das paredes interna e externa iguais a 1500 K e 1100 K, respectivamente. A taxa de calor perdido através da parede de 25 cm de espessura é:

A curva de aquecimento mostrada abaixo representa uma mistura azeotrópica, com relação às misturas fornecidas abaixo, qual delas tem seu comportamento descrito pelo gráfico abaixo:

O equipamento usado para promover a transferência de calor entre dois fluidos que estão a diferentes temperaturas e encontram-se separados por uma parede sólida é conhecido por trocador de calor.

No trocador de calor casco e tubos, a instalação de chicanas visa

Considere as equações a seguir com suas respectivas variações de Entalpia.

2C (grafita) + 2O₂ (g) → 2CO₂ (g), ∆H = -790 kJ

2CO (g) + O₂ (g) → 2CO₂ (g), ∆H = -565 kJ

A variação da Entalpia da equação

2C(grafita) + O2 (g) → 2CO(g),

em kJ, é igual a

Uma máquina de Carnot absorve 1,5 kJ de calor de um reservatório, à temperatura de 600 K. Após realizar o trabalho, descarta calor para um reservatório a 500 K.

O rendimento dessa máquina é igual a

A expansividade isobárica (β) é definida como:

$\beta =\frac{1}{V}{\left(\frac{dV}{dT}\right)}_P$

Usando a equação de estado dos gases ideais, o valores de β para o ar atmosférico a 300 K e 1 · 10⁵ Pa será: Assuma R = 8 J.mol^-1 · K ^-1.

Considere a reação N₂O_4(g) $\to$ 2 NO_2(g), o estado padrão e a temperatura de 298 K. Sabendo-se que $\Delta$H°=57,2 kJ/mol e $\Delta$G°=55,8 kJ/mol. Para um sistema a temperatura e pressão constantes, é CORRETO afirmar:

Frequentemente, lê-se no noticiário que o aumento da temperatura da atmosfera não deve exceder 2 ºC até o final deste século, sob pena de efeitos severos ao clima mundial. A massa da atmosfera terrestre é cerca de 5 · 10¹⁸ kg.

A quantidade de calor necessária para que ocorra essa elevação de temperatura é de

Dado: C_p (ar) = 1.000 J · kg^-1 · K^-1

Sabendo-se que uma placa metálica tem área de 3 m², a temperatura de sua superfície é de 130 ºC, a temperatura do ar sobre a superfície é de 30 ºC e o fluxo de calor entre a superfície da placa e o ar é apenas convectivo, a taxa de transferência de calor estabelecida, sendo o coeficiente convectivo de transferência de calor igual a 30 W/(m² ºC), é:

Considerando um isolante térmico de espessura 0,5 cm, condutividade térmica 0,2 W/(m · ºC), com temperatura interna de 130 ºC e externa de 30 ºC. O fluxo condutivo de calor que atravessa o isolante é:

O gráfico a seguir apresenta a transformação de um gás ideal monoatômico ao receber uma quantidade de calor 2000 kJ.

A variação de energia interna do gás, em kJ, é igual a

Um recipiente é aquecido em um fogão para ferver água. Sabe-se que o calor é transferido do fogão para a panela a uma taxa de 1000 W.

Quando a superfície da base do recipiente, que está exposta ao fogão, alcança 105° C, a temperatura do fundo que está em contato com a água, em ⁰C, é de

Dados: - diâmetro do fundo do recipiente (D): 400 mm;

- espessura do fundo do recipiente (e): 2π mm;

- condutividade do material do recipiente (k): 100 W/mK.

O equipamento onde ocorre o fenômeno mudança de fase do ponto A para o ponto B no diagrama P x T da água é:

Um veículo de massa 1 000 kg viaja a 20 m · s^-1. Considerando sistemas ideais, o calor dissipado pelos freios para pará-lo num trecho plano e retilíneo é de

Um fluxo de ar na condição padrão (P = 101 kPa, T = 15°C) entra em um compressor a 75 m/s, conforme apresentado na figura abaixo. O ar sai do compressor com uma velocidade de 125 m/s, à pressão e temperatura absolutas de 200 kPa e 345 ºK, respectivamente. A vazão em massa é de 1 kg/s. A água de refrigeração que circula em volta da carcaça do compressor remove 18 kJ/kg de ar.

Sendo que:

1. o regime é permanente;
2. somente o trabalho do eixo está presente;
3. o ar se comporta como gás ideal $\left(\Delta h=C_p\Delta T\right)$ e
4. as variações no parâmetro z são desprezíveis.

Dados:

1. $C_p=1kJ/kg.K:$
2. entalpia: $h=u+pv$
3. conservação da massa: $0=\frac{\partial }{\partial t}{\int }_{VC}^{}\rho d\forall +{\int }_{SC}^{}\rho \overrightarrow{V}.d\overrightarrow{A}$
4. conservação de energia:

$\dot{Q}$-Ẇ_eixo-Ẇ_cisalhamento-Ẇ_{outros =} $\frac{\partial }{\partial t}{\int }_{VC}^{}\rho d\forall +{\int }_{SC}^{}\left(u+\frac{v^2}{2}+gz+pv\right)\rho \overrightarrow{V}.d\overrightarrow{A}$

Onde $\dot{Q}$ é o calor do sistema, Ẇ_eixo o trabalho realizado pelo eixo, Ẇ_cisalhamento o trabalho realizado cisalhamento por tensões cisalhantes, Ẇ_outros o trabalho realizado outros por outros meios, $u$ a energia interna, p a pressão no fluido, $v$ o volume do fluido, $g$ a gravidade, z a altura do fluido, v a velocidade do fluido, h a entalpia do fluido, T temperatura do fluido, c_p a capacidade térmica. A potência requerida pelo compressor é de:

Um grupo de 10 pessoas encontra-se em uma sala fechada com ventilação desprezível. A sala é um ambiente em formato de paralelepípedo com 20 m, tanto de comprimento como de lado e 3 m de pé direito. No início, a temperatura do ar é de 20 ºC, sua densidade é 1 kg.m^-3 e sua capacidade calorífica a volume constante é 1 kJ.kg^-1 · ºC^-1. Assume-se que as paredes, piso e teto são bons isolantes e que as pessoas ocupam um volume pequeno da sala em relação ao volume do ar interno. Se cada pessoa metaboliza a uma taxa média de 100 W, a temperatura final do ar após uma hora será:

A figura a seguir apresenta o Ciclo Otto com seus diversos processos.

A respeito dos processos desse ciclo, assinale a afirmativa correta.