Questões de Concurso Sobre termodinâmica em engenharia mecânica

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

Como em um volume de controle fechado não há alteração do número de mols de um determinado gás, as transformações sofridas por um gás ideal serão dependentes de pressão, volume do recipiente e de sua temperatura. Considere um caso em que, a partir de uma dada condição inicial, a pressão do gás seja duplicada e o volume do recipiente aumentado em 50%.
Nessas condições, em relação aos valores iniciais, a temperatura do gás