Questões sobre Área: Sistemas Térmicos

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Deseja-se comparar o trabalho de compressão entre dois ciclos ar-padrão Brayton. No primeiro ciclo existe apenas um compressor isentrópico, com relação de compressão de 10. A temperatura de saída do ar é de 579 K. No segundo ciclo existe um compressor com dois estágios, o primeiro e o segundo, ambos isentrópicos, e com relação de compressão de 4 e 2,5, respectivamente. Entre os dois estágios existe um resfriador intermediário. O ar deixa o primeiro estágio a 446 K, entrando no resfriador nessa temperatura e deixando-o a 300 K, que é a temperatura de entrada do segundo estágio. O ar deixa o segundo estágio a 390 K. Em ambos os compressores o ar entra a 300 K e 100 kPa. O calor específico do ar a pressão constante é igual a 1 kJ/(kgK).

Qual é a diferença entre o módulo do trabalho específico realizado sobre o primeiro compressor e o módulo do trabalho realizado sobre o segundo?

  • A.

    43 kJ/kg

  • B.

    79 kJ/kg

  • C.

    89 kJ/kg

  • D.

    143 kJ/kg

  • E.

    189 kJ/kg

O ciclo Ericsson é um caso-limite do ciclo Brayton regenerativo com infinitos estágios de reaquecimento e inter-resfriamento, sem irreversibilidades. Dessa forma, o fornecimento de energia ao ciclo se dá a temperatura constante igual a TH, a temperatura do reservatório a alta temperatura. A rejeição de calor se dá a temperatura constante igual a TL, a temperatura do reservatório a baixa temperatura. O ciclo Ericsson é composto por dois processos isotérmicos e dois isobáricos, enquanto que o ciclo de Carnot é composto por dois processos adiabáticos e dois isotérmicos, todos reversíveis.

Considerando um ciclo de Carnot e outro Ericsson, ambos operando entre os mesmos reservatórios térmicos, é correto afirmar que

  • A.

    o ciclo de Carnot é o que apresenta a maior eficiência térmica.

  • B.

    o ciclo Ericsson é o que apresenta a maior eficiência térmica.

  • C.

    ambos os ciclos apresentam a mesma eficiência térmica.

  • D.

    o trabalho específico realizado pelo ciclo de Carnot é maior.

  • E.

    o trabalho específico realizado pelo ciclo Ericsson é maior.

Um motor turbojato é composto por um difusor, um compressor, uma câmara de combustão, uma turbina e um bocal. A potência da turbina é suficiente apenas para acionar o compressor. Os gases de combustão deixam a turbina com pressão e temperatura elevadas e se expandem através do bocal, deixando o turbojato a alta velocidade e produzindo empuxo. Em regime permanente, a pressão e a temperatura na entrada do bocal são iguais a 600 kPa e 1027 ºC, respectivamente, enquanto que a temperatura em sua saída é igual a 527 ºC.

Considere que o fluido de trabalho é o ar modelado como gás perfeito, com calor específico a pressão constante igual a 1 kJ/(kgK).

A velocidade dos gases na saída do bocal é igual a

  • A.

    300 m/s.

  • B.

    600 m/s.

  • C.

    1 000 m/s.

  • D.

    1 200 m/s.

  • E.

    1 800 m/s.

O ciclo Stirling é composto por quatro processos reversíveis, uma compressão isotérmica do estado 1 ao 2, um aquecimento isocórico de 2 a 3, uma expansão isotérmica do estado 3 ao 4 e um resfriamento isocórico de 4 a 1. A massa de ar contida no motor é m. São conhecidas as temperaturas, T, pressões, p, energias internas específicas, u, e entropias específicas, s, associadas a cada um dos estados. Por exemplo, T1, p1, u1 e s1 indicam, respectivamente, a temperatura, a pressão, a energia interna e a entropia do estado 1.

O calor transferido ao ciclo a partir do reservatório a alta temperatura, QH, é igual a

  • A.

    mT2(s4 – s3)

  • B.

    mT3(s4 – s3)

  • C.

    mT3(s3 – s2)

  • D.

    m(u3 – u2)

  • E.

    m(u1 – u2)

O ciclo Stirling é composto por quatro processos internamente reversíveis, uma compressão isotérmica do estado 1 ao 2 (T1 = T2), um aquecimento isocórico de 2 a 3 (v2 = v3), uma expansão isotérmica do estado 3 ao 4 (T3 = T4) e um resfriamento isocórico de 4 a 1 (v4 = v1). A massa de ar no motor é m. São conhecidas as temperaturas, T, e pressões, p, associadas a cada um dos estados. Considere que o ar comporta- se como gás ideal, com calores específicos constantes. A constante do ar é igual a R.

O trabalho líquido realizado pelo ciclo é igual a

  • A.

  • B.

  • C.

  • D.

  • E.

Uma bomba de calor será usada para manter a temperatura da água de uma piscina em 27 ºC. A piscina está em um ambiente cuja temperatura é 7 ºC. Dessa forma a água da piscina perde energia por transferência de calor para a vizinhança a uma taxa de 150 kW. A mínima potência requerida para acionar a bomba de calor é

  • A.

    10 kW.

  • B.

    90 kW.

  • C.

    120 kW.

  • D.

    130 kW.

  • E.

    150 kW.

  • A.

    Quando a irradiação incidente em i for difusa.

  • B.

    Quando pelo menos uma das demais superfícies da cavidade comportar-se como um corpo negro.

  • C.

    Quando a radiação emitida pela superfície i apresentar baixo comprimento de onda.

  • D.

    Quando a radiação emitida pela superfície i apresentar alto comprimento de onda.

  • E.

    Quando a superfície i for especular.

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