ATIVIDADE 3 – EMEC – TERMODINÂMICA – 53_2025

ATIVIDADE 3 – EMEC – TERMODINÂMICA – 53_2025

QUESTÃO 1
“O ciclo reverso de Carnot apresentará os mesmos processos vistos no ciclo de potência a vapor com Carnot, entretanto o sentido do fluido de trabalho é invertido.”

 

MONTEIRO, C.V.B; FERRAREZI, L.F.C Termodinâmica. Maringá-PR.: Unicesumar, 2021. Reimpresso em 2022. p. 228.

 

​Com base nesse contexto, considere um refrigerador, operando em um ciclo reverso de Carnot operando entre -10ºC e 80ºC. Assinale a alternativa correta que apresenta o máximo coeficiente de performance que esse ciclo pode alcançar.

Alternativas
Alternativa 1 – 2,92.
Alternativa 2 – 3,92.
Alternativa 3 – 5,01.
Alternativa 4 – -2,92.
Alternativa 5 – -3,92.
QUESTÃO 2

Em um hospital, o engenheiro clínico é responsável pela manutenção do sistema de autoclaves, que realiza a esterilização por vapor. Durante o processo de esterilização, há aumento na entropia do sistema e também do ambiente. Esse conceito é importante para compreender a direção natural dos processos termodinâmicos e para garantir eficiência no consumo energético dos equipamentos hospitalares.

Com base nesse contexto, assinale a alternativa correta sobre a entropia:

Alternativas
Alternativa 1 – A entropia sempre diminui em processos de aquecimento.
Alternativa 2 – Processos irreversíveis geram aumento de entropia no universo.
Alternativa 3 – A variação de entropia independe da irreversibilidade do processo.
Alternativa 4 – A Segunda Lei da Termodinâmica afirma que a entropia nunca se altera.
Alternativa 5 – Entropia é a quantidade de energia armazenada como calor em um sistema.
QUESTÃO 3

No desenvolvimento de um projeto de certificação LEED, que busca atestar projetos que adotam práticas sustentáveis, realizado para um centro de dados, o engenheiro analisa o COP (Coeficiente de Performance) de diferentes chillers para climatização. Ele observa que, apesar de um equipamento consumir mais energia elétrica, seu COP é maior, resultando em menor consumo energético total.

Com base nesse cenário, assinale a alternativa correta sobre o COP de sistemas de refrigeração:

Alternativas
Alternativa 1 – O COP é adimensional, pois resulta da razão entre potências elétricas.
Alternativa 2 – Um COP mais alto indica maior consumo de energia elétrica pelo sistema.
Alternativa 3 – O COP de um sistema de aquecimento sempre é inferior ao de refrigeração.
Alternativa 4 – O COP é a razão entre a potência elétrica consumida e a potência térmica fornecida.
Alternativa 5 – O COP indica a eficiência energética, sendo calculado como efeito útil dividido pelo trabalho consumido.
QUESTÃO 4

Em uma termelétrica, o ciclo Rankine pode ser aplicado para gerar energia elétrica e, posteriormente, ser distribuída. O vapor d’água passa por caldeira, turbina, condensador e bomba, completando o ciclo. O engenheiro responsável busca aumentar a eficiência geral para reduzir custos operacionais e a emissão de CO₂.

Com base nesse contexto, assinale a alternativa correta sobre o ciclo Rankine:

Alternativas
Alternativa 1 – O ciclo Rankine ideal não considera a bomba como componente do ciclo.
Alternativa 2 – O aumento da pressão de condensação aumenta a eficiência térmica do ciclo.
Alternativa 3 – A temperatura do condensador é elevada para aumentar a produção de trabalho.
Alternativa 4 – A eficiência do ciclo Rankine é independente da temperatura de entrada na turbina.
Alternativa 5 – A eficiência térmica aumenta com a elevação da temperatura de entrada do vapor na turbina.
QUESTÃO 5
“Podemos resumir a entropia como uma medida da desordem molecular de uma substância. Matematicamente falando, a entropia é uma probabilidade dos possíveis estados microscópicos da substância”.

 

MONTEIRO, C.V.B; FERRAREZI, L.F.C Termodinâmica. Maringá-PR.: Unicesumar, 2021. p. 152.

 

Considerando o contexto apresentado, avalie as afirmações a seguir.

I – Em um processo adiabático e reversível, há variação na entropia.

II – A entropia de um sistema aumenta com o aumento da temperatura, refletindo um aumento na desordem molecular.

III – A variação da entropia é distinta para processos reversíveis e irreversíveis, sendo que nos processos irreversíveis ocorre geração de entropia durante as mudanças de estado.

É correto o que se afirma em:

Alternativas
Alternativa 1 – I, apenas.
Alternativa 2 – II, apenas.
Alternativa 3 – I e III, apenas.
Alternativa 4 – II e III, apenas.
Alternativa 5 – I, II e III.
QUESTÃO 6
“Uma substância que não apresenta variação de volume, durante um processo, é considerada uma substância incompressível. O líquido e o sólido são aproximados para substância incompressíveis, uma vez que sua variação de volume é aproximadamente zero.”

 

MONTEIRO, C.V.B; FERRAREZI, L.F.C Termodinâmica. Maringá-PR.: Unicesumar, 2021. Reimpresso em 2022. p. 157.

 

Considerando o contexto apresentado, assinale a alternativa correta que apresenta a variação de entropia da água líquida ao passar por um aquecimento de 30 °C à 100 °C à pressão atmosférica. Admita 1 kg de água e calor específico de 4,18 kJ/kg K.

Alternativas
Alternativa 1 – 0,869 kJ/K.
Alternativa 2 – 14,657 kJ/K.
Alternativa 3 – 5,0326 kJ/K.
Alternativa 4 – -5,0326 kJ/K.
Alternativa 5 – -14,657 kJ/K.
QUESTÃO 7

Durante a análise de um sistema de ar-condicionado, o técnico percebe a formação de gelo na unidade interna, ou seja, no evaporador. Dentre tantos fatores, sabe-se que esse fenômeno pode estar relacionado a falhas operacionais que podem comprometer tanto o desempenho do equipamento quanto podem aumentar o consumo de energia elétrica do sistema.

Com base nesse cenário, assinale a alternativa correta:

Alternativas
Alternativa 1 – A formação de gelo melhora a vazão do ar climatizado.
Alternativa 2 – A formação de gelo indica superaquecimento no evaporador.
Alternativa 3 – O gelo se forma devido à alta temperatura do fluido refrigerante.
Alternativa 4 – A presença de gelo reduz a eficiência da troca térmica no evaporador.
Alternativa 5 – O evaporador deve operar sempre abaixo de -20°C para eficiência máxima.
QUESTÃO 8

Durante o projeto de um novo sistema de climatização para um edifício hospitalar, o engenheiro se depara com a necessidade de compreender por que nem toda a energia térmica fornecida ao sistema pode ser convertida integralmente em trabalho. Ele percebe que parte da energia é inevitavelmente rejeitada ao meio ambiente. A explicação para esse fenômeno está relacionada à Segunda Lei da Termodinâmica, que impõe limites fundamentais à conversão de energia.

Com base nesse cenário, assinale a alternativa correta:

Alternativas
Alternativa 1 – Nenhum ciclo termodinâmico pode converter 100% do calor em trabalho útil.
Alternativa 2 – A energia interna de um sistema sempre aumenta durante a produção de trabalho.
Alternativa 3 – A eficiência térmica de um ciclo depende apenas da quantidade de calor fornecido.
Alternativa 4 – A Segunda Lei afirma que todo calor pode ser convertido integralmente em trabalho útil.
Alternativa 5 – A Primeira Lei da Termodinâmica determina os limites de conversão de calor em trabalho.
QUESTÃO 9
Ciclos de potência em que o fluido de trabalho altera entre os estados de vapor e líquido ao longo do ciclo é chamado de ciclo de potência a vapor.

MONTEIRO, C.V.B; FERRAREZI, L.F.C Termodinâmica. Maringá-PR.: Unicesumar, 2021. Reimpresso em 2022.

Sobre ciclos de potência a vapor, analise as afirmações a seguir.

I – Em um ciclo de Rankine, o fluido sai da caldeira na forma de vapor saturado.

II – O ciclo de Rankine é conhecido como o ciclo ideal para ciclos de potência a vapor.

III – Uma das diferenças entre o ciclo de potência de Carnot e o ciclo de Rankine é que no ciclo de Rankine o fluido sai do condensador na forma de líquido saturado.

É correto o que se afirma em:

Alternativas
Alternativa 1 – I, apenas.
Alternativa 2 – II, apenas.
Alternativa 3 – I e III, apenas.
Alternativa 4 – II e III, apenas.
Alternativa 5 – I, II e III.
QUESTÃO 10

O ciclo de Rankine é um ciclo termodinâmico idealizado que serve como modelo para a operação de motores a vapor e usinas termelétricas. Ele descreve a conversão de calor em trabalho através de um fluido de trabalho que passa por uma série de transformações de estado.

 

Elaborado pelo professor, 2024.

 

Sobre o ciclo de potência a vapor real e ideal, analise as afirmações a seguir.

 

 

 

I – Em um ciclo de Rankine ideal, a etapa de compressão do fluido é isentrópica.

 

II – Em um ciclo de potência a vapor real, a etapa de expansão do fluido é isentrópica.

 

III – Devido às irreversibilidades, em um ciclo de potência a vapor real, a entropia em cada etapa vai ser sempre igual ou maior quando comparado ao ciclo de Rankine ideal.

 

 

 

É correto o que se afirma em:

Alternativas
Alternativa 1 – I, apenas.
Alternativa 2 – II, apenas.
Alternativa 3 – I e III, apenas.
Alternativa 4 – II e III, apenas.
Alternativa 5 – I, II e III.
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