Questões de Física - 2ª Lei da Termodinâmica - Ciclo de Carnot e Máquinas Térmicas para Concurso
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Dado que o coeficiente de difusão do corante no fluido é D = 0,50 . 10-6 cm2 /s, qual é, em mg/(cm2 . s), o fluxo estacionário de massa por unidade de área das membranas?
A variação da entropia do universo, em cal/K, durante cada ciclo dessa máquina, é
O calor, em kJ, dado ao sistema é de
Acima podem ser vistos dois esquemas referentes a bombas centrífugas. Tendo em vista o funcionamento e a construção dessas bombas, constata-se que
Qual é a quantidade de calor, em J, que a máquina cede à fonte de calor fria?
O uso de um feixe de tubos ao invés de um tubo único, visa a
Desprezando-se quaisquer perdas por dissipação de energia, o rendimento dessa máquina térmica operando nessas condições é
Uma maneira de se representar o ciclo de Carnot é mediante um gráfico em que a pressão P e o volume V são representados nas escalas logarítmicas (gráfico di-log), como o mostrado na figura acima. Nessa representação, as retas paralelas correspondem ao mesmo tipo de transformação que é representada por meio do gráfico P×V usual. Com base nessas informações e na figura acima, julgue os próximos itens.
As curvas e são transformações adiabáticas.
Uma maneira de se representar o ciclo de Carnot é mediante um gráfico em que a pressão P e o volume V são representados nas escalas logarítmicas (gráfico di-log), como o mostrado na figura acima. Nessa representação, as retas paralelas correspondem ao mesmo tipo de transformação que é representada por meio do gráfico P×V usual. Com base nessas informações e na figura acima, julgue os próximos itens.
A variação de energia interna é maior que .
A Figura acima ilustra o processo de geração de energia elétrica contínua por um fluido de trabalho em fase gás. O fluido absorve calor de uma fonte quente que consiste em vapor de água que se condensa isotermicamente. Em seguida, o fluido movimenta as pás de uma turbina, gerando trabalho elétrico. O calor do fluido é, então, rejeitado para uma fonte fria, que consiste em água fria. Em seguida, o fluido é comprimido, completando o ciclo. O calor retirado da fonte quente é 2500 kW.
Se a máquina térmica operasse com a máxima eficiência possível, então, a energia produzida, em kW, seria de aproximadamente,
Dado 0 °C ˜ 273 K
A cada ciclo, a máquina recebe 1000 W do reservatório quente e rejeita para o reservatório frio 300 W.
Qual é, aproximadamente, em kJ, o trabalho realizado por essa máquina durante meia hora de operação?
A figura acima ilustra o gráfico P×V do funcionamento de uma geladeira, que pode ser resumido nas seguintes etapas de um ciclo termodinâmico:
› no compressor, um gás, em geral CFC, é comprimido rapidamente, sem trocar calor, com elevação de pressão e temperatura. Não havendo troca de calor (Q = 0), o trabalho realizado pelo compressor equivale à variação de energia interna da substância;
› no radiador, ocorre diminuição de temperatura à pressão constante devido à troca de calor como o meio externo;
› a abertura da válvula de descompressão provoca uma descompressão rápida do gás, considerada adiabática. Nessa etapa, a pressão diminui e o volume aumenta;
› no congelador, o gás troca calor com o interior da geladeira à pressão e temperatura constantes. Devido ao processo de expansão, o gás retira calor do meio (interior da geladeira).
I - O ciclo termodinâmico é equivalente ao ciclo de Carnot.
II - No trecho 1 → 2, a variação da energia interna é igual a zero.
III - A pressão no ponto 2 pode ser calculada por meio da equação, P2 V2 = nRT1, em que n, R, P2, V2 e T1 são, respectivamente, o número de moles, a constante universal dos gases ideais, a pressão no ponto 2, o volume no ponto 2 e a temperatura no ponto 1.
Assinale a opção correta.
,
O rendimento de uma máquina térmica que operasse usando esse ciclo é, aproximadamente, de
Dado: Constante universal dos gases ideais = 8,0 x 10-2 atm.L.mol -1.K-1
I - A limitação de uso desse tipo de trocador se deve à pequena área de troca de calor disponível, pois sua confecção está limitada ao comprimento comercial dos tubos.
II - Esse tipo de trocador de calor é usado devido à sua simplicidade na construção, desmontagem fácil e, consequentemente, fácil acesso para manutenção, o que resulta em custos baixos.
III - Para se trabalhar com comprimentos maiores, são grandes as vantagens termodinâmicas desse tipo de equipamento, referentes ao baixo custo de construção e manutenção.
Está correto o que se afirma em