Questões de Concurso Sobre termodinâmica em engenharia mecânica

A eficiência com base na Segunda Lei da Termodinâmica η_II supera a limitação existente na eficiência de Primeira Lei. Considere a operação de um compressor. O trabalho real consumido e o trabalho ideal consumido são iguais a, respectivamente, W₁ e W₂ . Sendo assim, a alternativa correta é: 

Assinale a alternativa que apresenta um dispositivo de engenharia para o qual a variação da energia cinética deve ser considerada no projeto térmico.

Durante a operação de um trocador de calor, um depósito gradual ocorre na superfície de transferência de calor, afetando o seu desempenho. Uma consequência da incrustação é:

É possível relacionar a destruição de exergia à geração de entropia, de acordo com o teorema de Gouy-Stodola. Considere E₀ a destruição de exergia, T₀ a temperatura termodinâmica do ambiente e S₀ a geração de entropia. Assinale a alternativa que apresenta a expressão matemática do teorema de Gouy-Stodola. 

Muitas vezes é possível observar semelhanças entre seres e projetos de engenharia. Por um certo tempo, os cientistas pensavam que as placas do stegosaurus eram uma espécie de armadura para proteger o vegetariano dos predadores. Sabe-se agora que o sangue fluía através das placas, e elas podem ter agido como um radiador de carro. O elemento mecânico com função similar às placas do stegosaurus é a:

O modo de transferência de calor relacionado à lei do resfriamento de Newton é a:

Num laboratório de transmissão (ou transferência) de calor, uma experiência deverá ser desenvolvida para estudos sobre convecção forçada. Basicamente, os ensaios serão executados gerando-se fluxos de ar e de água sobre objetos quentes. Entre o ponto de injeção de fluido e o corpo quente, deverão ser medidas as velocidades dos fluidos, tanto para água quanto para ar, independentemente. É correto afirmar que, para as medições com ar e água, respectivamente, haveria coerência se as medidas das velocidades fossem feitas utilizando-se

Em uma instalação de refrigeração do óleo hidráulico, que aciona um pistão para movimentar um elevador de passageiros, utiliza-se um trocador de calor multitubular horizontal instalado em um espaço pequeno e de difícil acesso. Tem-se observado o vazamento de óleo hidráulico pelos flanges de sua carcaça que dificilmente poderá ser reparado devido à idade do trocador. O óleo hidráulico, que é inflamável, ingressa a 260 °C e deixa o equipamento a 50 °C. A pressão de ingresso do óleo hidráulico é de 5000 kPa. Utiliza-se água para o resfriamento do óleo hidráulico. Com o vazamento do óleo hidráulico há o risco iminente de incêndio. Encontrou-se a oportunidade imediata de substituir este trocador de calor por um trocador por placas, sem custo de aquisição algum. Foi efetuada a análise da capacidade de troca térmica deste novo trocador e ele tem uma capacidade maior do que a requerida, e além disso: 

I. Ocuparia uma área para sua instalação menor do que aquela que se encontra em operação.

II. Trabalharia com uma perda de carga menor do que a atual.

III. O atual sistema de gaxetas empregadas no trocador por placas é compatível com o óleo hidráulico.

IV. Não foi detectado problema de estanqueidade entre as placas do trocador por placas.

V. As bitolas de conexão de entrada e saída dos fluídos do trocador por placas são perfeitamente compatíveis com as conexões do atual trocador utilizado.

VI. O material das placas de troca térmica é perfeitamente compatível com os fluídos em questão.

A partir das informações disponibilizadas:

Dois ambientes que possuem, respectivamente, coeficiente de película hi e ho e temperaturas Ti e To (Ti > To) estão separados por uma parede plana conforme ilustrado abaixo. 

                                            

Cada elemento j, que constitui a parede tem condutividade térmica Kj e área de troca térmica Aj . As camadas têm espessura a, b e c, respectivamente, conforme ilustrado. A potência térmica trocada entre os meios externos pode ser calculada por: 

                                        Q = U.A (Ti - To ) = U.A5 (Ti - To )

onde U é o coeficiente global de troca térmica dado por: 

Um tubo de metal com 1 metro de comprimento é aquecido por meio de vapor d'água conforme a ilustração abaixo. No processo, a temperatura do tubo foi elevada de 20° para 100 °C. Ao término do aquecimento, o ponteiro preso ao eixo de 1 mm de diâmetro acusou no transferidor uma rotação 90°. 

                                      

A dilatação térmica observada, aproximadamente, em mm, foi de