Questões de Engenharia de Materiais do ano 2011

Um inventor sugeriu a construção de uma central térmica, visando a aproveitar a diferença de temperatura existente entre a água situada próxima à superfície do oceano e a água situada em profundidades mais elevadas, onde as temperaturas são bastante baixas. Essa central irá absorver o calor da água quente próxima à superfície e rejeitar calor da água fria a algumas centenas de metros de profundidade. Sabendo-se que as temperaturas envolvidas nas duas regiões mencionadas valem, respectivamente, 25 °C e 5 °C, o rendimento térmico máximo dessa central, em %, será, aproximadamente,

• A. 5,0
• B. 6,7
• C. 20,0
• D. 80,0
• E. 93,3

Um ciclo de refrigeração, operando em regime permanente, remove 180 kJ/min de energia, por transferência de calor, de um espaço mantido a -45 °C e descarrega energia, por transferência de calor, para as vizinhanças a 15 °C. Sabendo- se que o coeficiente de desempenho do ciclo é 30% daquele associado a um ciclo de refrigeração reversível, operando entre reservatórios a estas duas temperaturas e que 1 W = 1J/s, o valor da potência de entrada necessária para o ciclo, em kW, é

• A. 1,25
• B. 2,63
• C. 4,00
• D. 6,00
• E. 7,40

Um engenheiro necessita saber o valor da energia interna específica de uma amostra de água sob determinada pressão e temperatura. A água da amostra se encontra como líquido comprimido (sub-resfriado), porém o engenheiro não dispõe de tabelas com dados do líquido comprimido, dispondo somente de tabelas referentes às regiões da água em estado saturado e em estado de vapor superaquecido. Uma aproximação adequada pode ser obtida, se o engenheiro considerar a energia interna específica do líquido comprimido igual à do

• A. líquido saturado na temperatura dada.
• B. líquido saturado na pressão dada.
• C. vapor saturado na temperatura dada.
• D. vapor saturado na pressão dada.
• E. vapor superaquecido na pressão dada.

• A. 0,008
• B. 0,035
• C. 0,053
• D. 0,076
• E. 0,094

O corpo negro é uma idealização muito utilizada em radiação, sendo conceituado como aquele que

• A. absorve toda a radiação incidente, vinda de todas as direções, em todos os comprimentos de onda, sem que o corpo a reflita, transmita ou espalhe.
• B. absorve toda a radiação incidente, vinda de todas as direções, em todos os comprimentos de onda, podendo refletir de forma especular ou difusa parte da radiação absorvida.
• C. absorve somente parte da radiação incidente, e a fração absorvida varia com o comprimento de onda da radiação e com a temperatura na qual a radiação é emitida.
• D. absorve somente parte da radiação incidente, e a fração absorvida varia apenas com a temperatura na qual a radiação é emitida.
• E. reflete toda a radiação incidente, sem que o corpo a absorva ou transmita.

Os trocadores de calor exercem importante papel em pesquisas científicas e aplicações tecnológicas. Esses dispositivos são utilizados para realizar o processo de troca térmica entre dois fluidos em temperaturas diferentes e podem ser classificados de diversas formas. É muito comum a classificação em função da configuração do escoamento, como mostram os trocadores bitubulares de correntes paralelas e de correntes opostas. Com relação aos trocadores de calor de correntes paralelas, afirma-se que

• A. a temperatura de saída do fluido frio nunca pode ser superior à do fluido quente
• B. a alta recuperação de calor e a eficiência térmica desses trocadores fazem com que eles sejam, na maioria das vezes, preferíveis em relação aos trocadores de correntes opostas.
• C. a área necessária para que ocorra uma dada taxa de transferência de calor é menor do que a necessária para o trocador de correntes opostas, considerando o mesmo valor do coeficiente global de transferência de calor para os dois arranjos.
• D. para as mesmas temperaturas de entrada e saída, a média log das diferenças de temperaturas é superior à do trocador de correntes opostas.
• E. possuem uso limitado aos fluidos em mudança de fase e com alta condutividade térmica, em virtude de sua baixa capacidade térmica.

Água a 21 °C escoa sobre uma placa lisa, aquecida a 83 °C. Considerando que o coeficiente de transferência de calor é de 200 W/(m2. °C) e que 1 W = 1 J/s, a transferência de calor da placa, em MJ/m2, durante 1 hora, é dada por

• A. 0,80
• B. 44,6
• C. 62,6
• D. 124,0
• E. 208,0

O ciclo de potência a vapor real difere do ciclo ideal de Rankine devido às irreversibilidades envolvidas. As fontes de irreversibilidades mais significativas para uma instalação de potência a vapor movida a combustível fóssil, como um todo, estão associadas à

• A. perda de carga na caldeira e à perda de carga no condensador.
• B. perda de carga na bomba e ao resfriamento abaixo da temperatura de saturação do líquido que deixa o evaporador.
• C. perda de carga no trocador de calor e ao bombeament
• D. expansão através da turbina e à descarga de energia para a água de arrefecimento quando o fluido de trabalho evapora.
• E. combustão e à transferência de calor posterior dos produtos quentes da combustão para o fluido de trabalho do ciclo.

A turbina a gás real simples difere do ciclo ideal, conhecido por ciclo padrão a ar Brayton, principalmente em virtude das irreversibilidades no compressor, na turbina e nos trocadores de calor (quando se trata de um ciclo fechado). Tais irreversibilidades produzem os seguintes efeitos:

• A. aumento do trabalho realizado na bomba e diminuição do calor trocado.
• B. aumento do trabalho realizado na turbina e aumento do trabalho consumido no compressor.
• C. diminuição do trabalho realizado na turbina e diminuição do trabalho consumido no compressor.
• D. diminuição do trabalho realizado na bomba e diminuição do trabalho consumido no compressor.
• E. diminuição do trabalho realizado na turbina e aumento do trabalho consumido no compressor.

• A. 27,5
• B. 32,0
• C. 47,0
• D. 68,0
• E. 99,4