Questões Militares Sobre leis e propriedades da termodinâmica em engenharia mecânica

“O calor flui espontaneamente de um corpo quente para um corpo frio. O inverso só ocorre com a realização de trabalho.”

Rudolf Emmanuel Clausius

A frase de Rudolf Emmanuel Clausius, de certa forma, se relaciona com os conceitos de entropia e energia livre. À qual lei da termodinâmica a frase acima está associada?

Um motor extrai o calor (Q_H) de um reservatório térmico a uma temperatura de 1000 K e rejeita o calor (Q_L) para um reservatório de calor a uma temperatura de 100 K, enquanto produz trabalho (W). Considerando a conservação de energia, marque a opção que representa os valores de Q_H , Q_L , e W associados à descrição.

A análise de processos termodinâmicos inclui o estudo da transferência de massa e energia através dos limites do sistema. Os sistemas podem ser classificados, principalmente, em: abertos, fechados e isolados. Marque a opção que não descreve um sistema aberto. 

50 g de gelo a 0°C é adicionado em um recipiente isolado de cobre de 750 g, contendo 200 g de água, ambos previamente em equilíbrio na temperatura de 20°C.
Considere o calor específico da água como 4,187 kJ/kgK, O calor específico do cobre como 0,418 kJ/kgK e o calor latente de fusão do gelo a 0°C como 333 kJ/kg.
Qual será a temperatura na condição de equilíbrio quando todo o gelo derreter?

No diagrama de fases Fe-Fe₃C abaixo, a composição eutetoide é de 0,8% em peso de carbono a 725°C.
A solubilidade máxima do carbono na fase α-ferrita é de 0,025 % em peso do carbono. Uma amostra de aço, sem nenhum outro elemento de liga, exceto 0,5% em peso de carbono, é resfriada lentamente de 1000°C até a temperatura ambiente. Após este procedimento, a fração de α-ferrita pró-eutetoide à temperatura ambiente é: 

Com base na primeira Lei da termodinâmica é correto afirmar que o trabalho

Uma máquina térmica de Carnot recebe 900 kJ de calor de uma fonte à temperatura de 727ºC e descarrega na fonte fria à temperatura de 77ºC. Determine a eficiência térmica (n) e a potência (P) fornecida em kW se a fonte de calor fornecesse essa energia em 30 minutos e assinale a opção correta.  

Durante o ciclo em uma máquina térmica, a substância de trabalho (N mols de um gás ideal diatômico, que permanece constante) passa por uma expansão isobárica entre os estados A (p_A, V_A, T_A) e B (p_B V_B, T_B), cujas unidades estão em Pa, m³ e Kelvin, respectivamente. Qual é a variação da entropia (△S=S_B-S_A) que ocorre no gás entre os estados A e B, em Joules por Kelvin? 

É incorreto afirmar que a Primeira Lei da Termodinâmica

Sobre a Segunda Lei da Termodinâmica, é incorreto afirmar que

Sobre escalas termométricas, assinale a opção correta.

Assinale a opção que apresenta apenas tratamentos termoquímicos.

Considerando o estudo da termodinâmica e suas aplicações na engenharia, assinale a opção que apresenta um elemento mecânico que armazene energia e quantidade de movimento em seu movimento angular.

Na aplicação da termodinâmica, mais especificamente nas bombas de calor, os refrigeradores e as frigoríficas têm sido utilizados em grande escala a bordo de navios mercantes. Essas máquinas refrigeram bombeando o calor dos compartimentos de armazenamento de alimentos para o ar ou água no exterior. Ou seja, ocorre a remoção do calor | Qf | do interior, e, durante o processo, a bomba de calor realiza um trabalho W . Sendo assim, assinale a opção que apresenta a expressão que define o coeficiente de desempenho (CDD) de uma frigorífica. 
Dados: Calor removido do interior do refrigerador = |Qf|. Calor transferido para o exterior = |Qq|. Trabalho da bomba = W .

Um bloco de 20kg se desloca horizontalmente a 15m/s. Um freio é acionado e imobiliza totalmente esse bloco num movimento horizontal que apresenta desaceleração constante.. A energia da frenagem é integralmente transferida para 0,25kg de água que está inicialmente a 25°C e à pressão constante de 101,3kPa (ao nível do mar ) . Considere que todos os processos ocorrem à pressão constante, admita que a temperatura do bloco não varie ao longo do processo e adote Cp = 4,18kJ/(kg.K) como sendo o calor específico da água a 25°C e à pressão constante. Nessas condições e utilizando o critério de arredondamento na segunda casa decimal, calcule, respectivamente, a energia dissipada devido à frenagem (em kJ) e o aumento na temperatura da água (em °C), e assinale a opção correta.

Com relação aos equipamentos e sistemas mecânicos, assinale a opção correta .

Se um ciclo térmico satisfaz a Primeira Lei da Termodinâmica, não está assegurado que ele realmente possa ocorrer. Assim, um ciclo término só ocorrerá se tanto a primeira quanto a segunda Lei da Termodinâmica forem satisfeitas. Sobre a Segunda Lei da Termodinâmica, informe se é verdadeiro (V) ou falso (F) o que se afirma abaixo. A seguir, assinale a alternativa que apresenta a sequência correta.

( ) Expansões não resistidas dos gases são processos irreversíveis.

( ) O atrito é um fator que não influencia a reversibilidade de um sistema.

( ) Dado um sistema isolado termodinamicamente, a entropia do sistema tende a diminuir até atingir um valor máximo.

( ) Um processo de transferência de calor é reversível quando o calor é transferido através de um diferencial infinitesimal de temperatura.

( ) Um processo reversível é definido como aquele que, tendo ocorrido, pode ser invertido e após realizada essa inversão, não se notarão vestígios no sistema e no meio.

A Primeira Lei da Termodinâmica é chamada de lei da conservação de energia e retrata o balanço energético entre as energias internas inicial e final do sistema, sendo aplicada em processos nos quais a energia interna de um sistema é trocada com o meio externo nas formas de calor e trabalho. Sobre essa lei, é correto afirmar que, durante qualquer ciclo percorrido por um sistema, a integral cíclica do(a)

Analisando o diagrama temperatura x entropia (T x s) em anexo, coloque V (verdadeiro) ou P (falso) nas seguintes afirmativas e assinale a opção correta.

( ) O comportamento da substância para o estado dado pela condição T = 200°C e s = 9,5kJ/kgK pode ser considerado como de gás perfeito.

( ) O ponto crítico para a substância corresponde ao estado dado pela condição T ≅ 375°C e s ≅ 4,4kJ/kgK.

( ) O estado dado pela condição T ≅ 380°C e s = 7kJ/kgK e o estado dado pela condição T ≅ 525°C e s = 6,5kJ/kgK apresentam a mesma entalpia.

( ) No estado dado pela condição de T ≅ 260°C e s = 6kJ/kgK, a substância está na fase de vapor saturado seco.

( ) A entropia específica para a condição de vapor úmido dado por T = 200°C e titulo de 90% é s = 6kJ/kgK. 

Considerando o processo politrópico reversível para um gás perfeito representado pela equação pvⁿ = CTE, qual será o processo para o qual n = ∞ ?