Questões Militares Sobre termodinâmica em engenharia mecânica

Assinale a opção que apresenta apenas tratamentos termoquímicos.

A parede da fornalha de uma panela da aciaria é construída de tijolos refratários com 0,25m de espessura e condutividade térmica de 1,3W/mK. A temperatura interna da parede é 1.327°C e a temperatura externa da parede é 917°C.

A taxa de calor perdido através de uma parede com 1,6m por 1,8m é aproximadamente

Informe se é verdadeiro (V) ou falso (F) o que se afirma sobre transferência de calor.

( ) Transferência de calor é energia em trânsito devido a uma diferença de temperatura.

( ) Quando a condutividade térmica do material tem um valor baixo, o material é considerado condutor térmico e, caso contrário, isolante térmico.

( ) Quando a transferência de energia ocorrer em um meio estacionário, que pode ser um sólido ou um fluido, em virtude de um gradiente de temperatura, a transferência de calor ocorre por condução.

( ) Aletas têm como função fornecer superfície extra para o calor se dissipar. Com isso, aumenta-se a taxa de transferência de calor (q) entre um sólido e um fluido.

( ) Quando a transferência de energia ocorrer entre uma superfície e um fluido em movimento, em virtude da diferença de temperatura entre eles, a transferência de calor ocorre por radiação.

De acordo com as frases acima marque a sequência correta.

Observe o circuito térmico apresentado.

(Esboçar uma configuração física para o circuito. Considere fluxo unidirecional.) 

          

Assinale a alternativa correta.

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 .

Em um experimento, considere que o ar a T_∞ = 800°C (mantida invariável) transmite, em regime permanente, um fluxo de calor q₁" = 70kW/m² a um pequeno bloco vazado. Para manter a temperatura superficial do bloco T_s,1 = 700°C, a quantidade de calor transferida pelo ar a esse bloco é removida pela vazão de uma substância refrigerante que escoa em um canal interno ao bloco . Admita que o coeficiente convectivo médio local h (do ar) permanece constante. Sendo a temperatura superficial do bloco reduzida para T_S,2 = 600°C (em função do aumento de vazão do refrigerante), determine o novo fluxo térmico q₂ " (em kW/m² ) transmitido pelo ar ao bloco e assinale a opção correta. 

Observe as figuras a seguir. 

               

        

O sistema acima é formado por duas placas quadradas, uma de silício e uma de alumínio, este com coeficiente de condutividade térmica K e espessura L. Entre essas placas existe uma junta de resina epóxi, A superfície de cada placa é refrigerada a ar (com temperatura constante T_∞ e coeficiente convectívo h ) . Admita que R_t" é a resistência térmica da interface de silício/alumínio, contendo o epóxi entre esses dois materiais . Despreze os efeitos radiativos e a resistência térmica da placa de silício (placa isotérmica). Determine a expressão para a temperatura T_s da placa de silício que absorve um fluxo de calor unidimensional q_s" (em regime permanente) e, a seguir, assinale a opção correta. 

Um motor térmico desenvolve uma potência (taxa de realização de trabalho) de 480kW„ A taxa de transferência de calor do reservatório de alta temperatura para o motor é.de 1,20MW. Determine, respectivamente, a eficiência desse motor e a taxa de transferência de calor para o ambiente (em kW) , e assinale a opção correta .

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.

Um pequeno fogão industrial está fechado e aceso» Dentro dele estão sendo transferidos 1800W para aquecer uniformemente um conjunto formado por 20kg de ferro fundido, 6kg de madeira de pinho e 2kg de ar. Inicialmente, esse conjunto está em equilíbrio térmico a 25°C. A pressão local no interior do fogão é de 100kPa e é mantida invariável. Considere constante a taxa de aumento de temperatura do referido conjunto em função do tempo e despreze os vazamentos de ar, as mudanças na massa da madeira e as perdas de calor para o ambiente. Calcule o valor aproximado do intervalo de tempo Δt necessário {em minutos) para o conjunto atingir 85 °C, e assinale a opção correta. 

Dados : 

Calores específicos (C) : 

C_fem = 420J/(kg.K)

C_madeira = 1380J/(kg K) 

C_ar = 717J/(kg-K) 

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

Os purgadores de vapor são dispositivos automáticos que separam e eliminam o condensado formado nas tubulações de vapor e nos aparelhos de aquecimento, sem deixar escapar o vapor. Sobre o motivo da remoção do condensado, assinale a opção INCORRETA.

Considere duas baterias diferentes: uma de chumbo que fornece 25 A a 12 V por 135 min, a 27°C e a outra um sistema de armazenagem de energia por rotação de um volante constituído por um disco reforçado por fibra de vidro, que gira em uma câmera de vácuo, na qual levita por ação de campo magnético estabelecido para obter esse efeito. Os seguintes dados para esse sistema de armazenagem de energia por rotação de um volante podem ser considerados: disco de 8 kg de massa, raio de 20 cm, quando totalmente carregado, gira a 60.000 rpm; entretanto, apenas 85% da energia armazenada pode ser recuperada como eletricidade. Comparando essas duas baterias, é correto afirmar que

Em um gerador de vapor de um reator nuclear / min de água entram num tubo de 20mm de diâmetro a pressão de 7MPa e temperatura de 27°C e deixam-no como vapor saturado seco a 6MPa. Determinar a taxa de transferência de calor para a água em kcal/s.

Considere: h_e = 120kJ/kg; h_s= 2784Kj / kg; v_e = 0,001m³/ kg . v_s= 0,03244m³ / kg π = 3,14. Aplicar a 1ª Lei da Termodinâmica. - 1 cal = 4,18 J.

Assinale a alternativa correta para em kcal/s.

Uma parede de um forno é constituída de duas camadas: 0,20m de tijolo refratário (k = 1,2kcal/h . m . °C) e espessura “L₂” m de tijolo isolante (k = 0,15 kcal/h . m . °C). A temperatura da superfície interna do refratário é 1680°C, sendo que a taxa do calor perdido por unidade de tempo e por m² de parede e temperatura da superfície externa do isolante é 180°C. Desprezando a resistência térmica das juntas de argamassa, calcule:

• a espessura “L₂” em metros do tijolo isolante (k = 0,15 kcal/h . m . °C); e

• a temperatura da interface refratário/isolante.

Considere fluxo de calor unidimensional e em regime permanente.

Marque a alternativa em que a espessura “L₂” e a temperatura “T₂” na interface das paredes estão corretas.

Quando se trata de processos que necessitam de arrefecimento, os trocadores de calor são utilizados com frequência na engenharia. Um exemplo são os sistemas de refrigeração, no qual os trocadores de calor são utilizados para o resfriamento do fluido refrigerante, além de serem utilizados para a refrigeração do ar ambiente, deixando o recinto a uma temperatura baixa. Com relação aos trocadores de calor, é correto afirmar que

Observe e analise a figura abaixo de uma parede que possui tijolos refratários com espessura igual a L e condutividade térmica de k.

Considerando o regime estacionário, a taxa de calor perdida através de uma parece com C de comprimento por A de altura é

É importante entender os mecanismos físicos presentes nos diferentes modos da transferência de calor para utilizar as equações das taxas de transferência de calor, de forma a quantificar a energia sendo transferida por unidade de tempo. Associe as duas colunas relacionando os temas com seus respectivos conceitos.

TEMAS

(1) Condução

(2) Convecção

(3) Radiação

CONCEITOS

( ) representa a transferência de energia devido ao movimento molecular aleatório (difusão), ou a transferência de energia através do movimento global (macroscópico) do fluido.

( ) é vista como a transferência de energia de partículas mais energéticas para partículas de menor energia em um meio, devido às interações entre elas.

( ) é a energia emitida por toda a matéria que se encontra a uma temperatura não nula.

A sequência correta dessa classificação é

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.