Questões de Concurso Sobre termodinâmica em engenharia mecânica

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

Um reservatório metálico de óleo combustível contém óleo quente internamente e na parte externa de sua parede vertical ar atmosférico.

A respeito das trocas de calor por condução e por convecção, é correto afirmar que, analisando-se a

A convecção pode ser classificada como convecção natural (ou livre) ou forçada, dependendo de como o movimento do fluido é iniciado. Na convecção forçada, o fluido é forçado a escoar sobre a superfície ou dentro de um tubo por meios externos, como bomba ou ventilador. Na convecção natural, qualquer movimento do fluido é causado por meios naturais, como o efeito empuxo, que se manifesta com fluidos quentes subindo e fluidos frios descendo. A experiência mostra que a transferência de calor por convecção depende fortemente das propriedades do fluido, como viscosidade dinâmica, condutividade térmica, densidade e calor específico, assim como da velocidade do fluido. Ela também depende da geometria e da rugosidade da superfície sólida, além do tipo de escoamento do fluido (modo laminar ou turbulento).

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

I. Todas as observações experimentais indicam que a temperatura do fluido é maior próximo à superfície do que nas camadas adjacentes do fluido.

PORQUE

II. O fluido, em contato direto com um sólido, “adere” à superfície por causa dos efeitos viscosos, atingindo repouso completo na superfície, onde não há escorregamento.

A respeito dessas asserções, assinale a opção CORRETA.

A determinação das taxas de transferência de calor de um sistema e, consequentemente, o tempo de aquecimento ou resfriamento e a variação de temperatura são os objetivos da transferência de calor. A termodinâmica trabalha com estados termodinâmicos em equilíbrio e transformações de um estado de equilíbrio para outro. A transferência de calor, por sua vez, trabalha com sistemas que não estão em equilíbrio térmico, pois são fenômenos de não equilíbrio termodinâmico. O estudo da transferência de calor não pode ser baseado apenas nos princípios da termodinâmica. A primeira lei estabelece que a taxa de energia transferida para um sistema deve ser igual à taxa de crescimento de sua energia.

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

I. Quanto maior o gradiente de temperatura, maior a taxa de transferência de calor.

PORQUE

II. A taxa de calor transferido deve ser na direção da maior temperatura.

A respeito dessas asserções, assinale a opção CORRETA.

Condução é a transferência de energia das partículas mais energéticas de uma substância para partículas vizinhas adjacentes menos energéticas, como resultado da interação entre elas. A condução pode ocorrer em sólidos, líquidos ou gases e a sua taxa de transferência de calor é definida pela equação da figura abaixo. Em líquidos e gases, a condução deve-se às colisões das moléculas em seus movimentos aleatórios. Nos sólidos, ela acontece por causa da combinação das vibrações das moléculas em rede, e a energia é transportada por elétrons livres.

Considerando a condução de calor em regime permanente através de uma grande parede de espessura ∆𝑥 = 𝐿 e área 𝐴 e a equação da taxa de condução de calor, assinale a alternativa CORRETA:

A segunda lei da termodinâmica, que diz respeito à transferência de energia térmica, ou seja, à conversão de calor em trabalho útil, pode ser expressa de formas diferentes.

Assinale a alternativa CORRETA:

A figura a seguir ilustra os escoamentos que ocorrem em um trocador de calor.

Esse trocador de calor é do tipo

O calor pode ser transmitido de várias maneiras. Relacione as três formas de transferência de calor listadas a seguir, com suas respectivas descrições.

1. Condução
2. Convecção
3. Radiação

( ) transferência da energia emitida por uma matéria sob forma de ondas eletromagnéticas.
( ) transferência de energia através das interações entre as partículas.
( ) transferência de energia tanto por difusão como por movimento global do fluido.


Assinale a opção que indica a relação correta, na ordem apresentada.

Um forno industrial possui uma parede de 20cm de espessura, e temperaturas interna e externa de 1800 e 1200 graus Kelvin, respectivamente.
Sabendo-se, ao longo de duas horas, perdeu-se uma quantidade de 9,6kWh de calor por condução para cada metro quadrado dessa parede, a condutividade térmica do material da parede, em W/(m.K), vale

A figura a seguir mostra o diagrama Pressão-Volume (PV) de um ciclo de um motor.

Este diagrama configura um ciclo

A figura a seguir mostra alguns pontos no diagrama temperatura (T) - entropia (S) de um gás.

O ciclo de Carnot é aquele que percorre o caminho:

Com base na primeira lei da termodinâmica, é correto afirmar que 

Na termodinâmica pode-se fazer uma distinção entre uma “variáveis de estado”, no sentido mais primário, e “funções de estado”, cujos valores dependem dessas variáveis de estado primárias.

Segundo essa distinção, assinale a opção que indica duas variáveis de estado.

A termodinâmica é uma área da Física que estuda as transferências de energia. Busca compreender as relações entre calor, energia e trabalho, analisando quantidades de calor trocadas e os trabalhos realizados em um processo físico. Sobre as leis da termodinâmica, julgue os itens a seguir:

I. A primeira lei da Termodinâmica diz respeito à conservação de energia. De acordo com essa lei, toda a energia que é transferida para um corpo pode ser armazenada no próprio corpo, nesse caso, transformando-se em energia interna. A outra porção de energia que é transferida para o corpo pode ser transferida para as vizinhanças na forma de trabalho ou na forma de calor.
II. A segunda lei da Termodinâmica diz respeito ao limite inferior da temperatura: o zero absoluto. De acordo com essa lei, não há como um corpo atingir a temperatura do zero absoluto.
III. A terceira lei da Termodinâmica diz respeito a uma grandeza física conhecida como entropia, que é uma medida do número de estados termodinâmicos de um sistema, em outras palavras, a entropia fornece uma medida da aleatoriedade ou da desorganização de um sistema.

Julgue os itens e assinale a alternativa correta:

A respeito das Leis da Termodinâmica, avalie as afirmativas a seguir:

I. A Primeira Lei da Termodinâmica afirma que a energia total do universo é constante.
II. A Primeira Lei da Termodinâmica afirma que a energia total do universo é constante, enquanto a Segunda Lei da Termodinâmica estabelece que a entropia de um sistema isolado sempre aumenta ou permanece constante.
III.A Terceira Lei da Termodinâmica estabelece que é impossível atingir o zero absoluto em um processo físico. 


 correto o que se afirma em:

Condutividade térmica é uma propriedade física dos materiais numericamente identificada pelo seu coeficiente “k”, que descreve a habilidade dos mesmos em conduzir calor através de si. Isso acontece devido a diferença de temperatura que atua entre duas regiões do material, onde o calor se propaga naturalmente da região mais quente para a região mais fria. Dessa forma, assinale a alternativa correta sobre condutividade térmica.

A figura mostra o diagrama p-V de um ciclo de Carnot. 

Sabendo-se que a expansão isotérmica ocorre a 340 ºC e que, no final da expansão isoentrópica, o fluido do ciclo está a 125 ºC, qual é o rendimento térmico aproximado desse ciclo? 

Para o correto dimensionamento de ambientes climatizados é necessário o cálculo da carga térmica do ambiente. A temperatura da superfície externa das paredes de uma sala está a 34 ºC.

Dados:

Dimensões da sala: 4 x 4 m
Altura: 2,5 m
Espessura da parede: 20 cm


Condutividade térmica da parede: 0,2 

Se a superfície interna das paredes está a 20ºC, qual é o fluxo de calor que passa pelas paredes em kcal/h?

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

Em um ciclo termodinâmico ideal conhecido como ciclo Carnot, o sistema transfere energia sob a forma de calor de uma fonte para outra. No processo, parte desta energia é convertida em trabalho.
O ciclo de Carnot é composto de dois pares de transformações