Questões de Concurso Comentadas por alunos sobre termodinâmica em engenharia mecânica

Para iniciar um projeto que envolve processos termodinâmicos, o engenheiro deve estimar os parâmetros iniciais, levando em consideração os ciclos termodinâmicos ideais. Para tanto, em um dado projeto, tomou-se como ponto de partida uma máquina ideal de Carnot. Imagina-se que esta máquina deva operar entre 27 ºC e 100 ºC e que cada ciclo dure um quarto de segundo e realize um trabalho de 2 kJ. Os valores aproximados da eficiência e da quantidade de calor extraída da fonte quente em cada ciclo são, respectivamente:

O vapor com massa igual a 7 kg contido em um conjunto cilindro-pistão passa por uma expansão de um estado A, com energia interna específica de 3020,5 kJ/kg, para um estado B, com 2970,35 kJ/kg de energia interna. Sabendo que existem duas fontes de energias externas que transferem, de forma constante, 60 kJ de energia em forma de calor e 12,5 kJ de energia em forma de agitação, para o sistema, o valor do trabalho total, em kJ, realizado pelo pistão durante o processo AB é:

Levando em consideração a máquina de Stirling ideal, pode-se afirmar que ela:

Um líquido aquecido a 300 °C e com coeficiente de transferência de calor por convecção igual a 500 W/(m² . °C) flui no interior de um tubo de aço de 20 m de comprimento, com raio interno de 2 cm. Sabe-se que a relação entre o raio externo e o interno é o número neperiano. O aço do tubo tem 20 W/(m. °C). A perda de calor do líquido, considerando que a temperatura no raio externo do tubo é de 230 °C, é de: Dado pi = 3

Sabendo-se que a taxa de calor gerada no 3 interior do cilindro é constante e igual a g (w/m³), a condutividade térmica k é constante e a temperatura T(e) = 0, pode-se afirmar que a equação da distribuição de temperatura T(r), unidimensional, estacionária, em um cilindro de raio r = e é a seguinte: