Questões sobre Termoquímica

Considerando a figura acima, que representa um diagrama de fases simples para um único componente, assinale a opção correta, relativa às propriedades termodinâmica dos fluidos.

• A.

  Em cada uma das regiões I ou II, é necessária a definição de apenas uma variável independente, pressão ou temperatura, para descrever o sistema.

• B. A isoterma crítica — linha tracejada acima do ponto B— mostra a região de máxima conversão líquido-vapor, no equilíbrio.
• C.

  Na região III, o resfriamento da substância à pressão constante leva ao estado de maior organização molecular

• D.

  O segmento AO representa uma transição irreversível.

• E.

  O segmento AO representa uma transição irreversível.

Considerando o ciclo de Carnot representado na figura e que T representa a temperatura e q, a quantidade de calor, assinale a opção correta à luz da segunda lei da termodinâmica.

• A.

  O processo 1 refere-se a uma compressão adiabática reversível na qual há variação de entropia não-nula.

• B.

  Para qualquer substância operando em um ciclo de Carnot, a variação total da entropia ao longo do ciclo é nula.

• C.

  Nos processos 2 e 4, ocorre liberação de calor, de modo que, nesses casos, a variação de energia é igual a q c /T c , em que q c é negativo.

• D.

  A eficiência máxima de diferentes máquinas reversíveis que operem entre as mesmas temperaturas inicial e final é conseqüência da natureza da substância operante.

• E.

  Durante o processo 3, um gás ideal sofre um trabalho w de magnitude igual a nRT.

Considere que água seja usada como fluido refrigerante em um trocador de calor, sendo possível produzir a circulação de uma grande quantidade desse fluido com pequeno intervalo de temperatura ou uma pequena quantidade com um grande intervalo de temperatura; que t 1 e t 2 sejam as temperaturas de entrada e saída do fluido frio, respectivamente; e que T 1 e T 2 sejam as temperaturas de entrada e saída do fluido quente, respectivamente. Se uma grande quantidade de água for utilizada, a temperatura ótima de saída

• A.

  t 2 dessa água ficará mais próxima de T 2 , e será necessária menos área de troca em virtude da diferença média logarítimica de temperatura (DMLT) mais elevada.

• B.

  t 2 dessa água ficará mais próxima de T 2 , e será necessária mais área de troca em virtude da DMLT mais elevada.

• C.

  t 2 dessa água ficará mais afastada de T 1 , e será necessária mais área de troca em virtude da DMLT mais elevada.

• D.

  t 2 dessa água ficará mais próxima de T 1 , e será necessária menos área de troca em virtude da DMLT mais elevada.

• E.

  2 dessa água ficará mais afastada de T 1 , e será necessária menos área de troca em virtude da DMLT mais elevada.

Após um período de operação de um trocador de calor, podem ser depositadas partículas, oriundas dos escoamentos nas superfícies de transferência de calor ou de processo de corrosão, resultante da interação entre os fluidos e o material utilizado na construção do trocador de calor. Para efeito de cálculo de projeto, é correto afirmar que

• A.

  o coeficiente global será representado pelas resistências térmicas de condução e convecção, independentemente das resistências de depósito, uma vez que as partículas depositadas não influenciam consideravelmente o desempenho do equipamento.

• B.

  o coeficiente global deve ser representado pelas resistências de depósito, que devem ser consideradas em conjunto com as outras resistências térmicas de condução e convecção no coeficiente global de transferência de calor.

• C.

  o coeficiente global deve ser representado pela resistência térmica de convecção, independentemente das resistências de depósito e de condução, que serão desprezíveis comparadas à resistência de convecção.

• D.

  o coeficiente global deve ser representado pela resistência térmica de condução, independentemente das resistências de depósito e de convecção, que serão desprezíveis comparadas à resistência de condução.

• E.

  o coeficiente global deve ser representado pelas resistências de depósito, independentemente das resistências térmicas de condução e convecção, pois esta, sim, influencia consideravelmente o desempenho do equipamento.

Suponha que o tubo descrito no texto tenha sofrido um corte na seção longitudinal, passando a ter geometria semelhante à de uma placa plana de espessura igual a 2 cm. Se uma das superfícies for mantida a 170 ºC e a outra, a 30 ºC, sendo a condutividade térmica do material K = 52 W/(m × ºC), a taxa de transferência de calor através da placa será igual a

• A.

  3,64 MW/m 2 .

• B.

  !3,64 MW/m 2 .

• C.

  3,64 mW/m 2 .

• D.

  3,64 mW/m 2 .

• E.

  !364 kW/m 2 .

Na situação apresentada no texto, a transferência de calor do fluido para o tubo e do tubo para o ar ambiente se dá, respectivamente, por

• A.

  condução e radiação.

• B.

  condução e convecção.

• C.

  convecção e radiação.

• D.

  condução e condução.

• E.

  convecção e convecção.

Na subcamada de fluido, os turbilhões são amortecidos em conseqüência das forças viscosas e o calor é transmitido principalmente por condução. No núcleo turbulento, ocorre a mistura de fluidos mais quentes com fluidos mais frios, e o calor é transmitido muito rapidamente, oferecendo pouca resistência ao fluxo de calor.

 Nessas condições, a maneira mais eficaz de aumentar o coeficiente de transferência de calor por convecção é

• A.

  diminuir a resistência térmica da camada limite laminar, diminuindo-se a turbulência da corrente principal.

• B.

  diminuir a resistência térmica da camada limite laminar, aumentando-se a turbulência da corrente principal.

• C.

  diminuir a resistência térmica da camada limite laminar, mantendo-se a turbulência da corrente principal.

• D.

  aumentar a resistência térmica da camada limite laminar, aumentando-se a turbulência da corrente principal.

• E.

  aumentar a resistência térmica da camada limite laminar, mantendo-se a turbulência da corrente principal.

Julgue os itens subseqüentes.

 I Quando o fluido quente tem uma taxa de capacidade calorífica muito maior que a do fluido frio, a temperatura do fluido quente diminui enquanto a do fluido frio permanece aproximadamente constante.

 II Quando os fluidos frio e quente têm a mesma taxa de capacidade calorífica, a diferença de temperatura ao longo do trocador de calor sofre uma grande variação.

 III Quando o fluido frio tem uma taxa de capacidade calorífica muito maior que a do fluido quente, a temperatura do fluido quente diminui enquanto a do fluido frio permanece aproximadamente constante.

Assinale a opção correta.

• A.

  Apenas um item está certo.

• B.

  Apenas os itens I e II estão certos.

• C.

  Apenas os itens I e III estão certos.

• D.

  Apenas os itens II e III estão certos.

• E.

  Todos os itens estão certos.

Em uma parede de 2 m de espessura e 10 m 2 de área, está presente uma geração de calor de 2.000 W/m 3 . O material da parede possui as seguintes propriedades: D = 1.600 kg/m 3 , 6 = 40 W/(m.K) e Cp = 4 kJ/(kg.K). A distribuição de temperatura ao longo da parede, em certo instante do tempo, é dada por T = 900 – 300x, em que T é a temperatura, em graus Celsius, e x é a espessura da parede, em metros. Nessa situação, a taxa de variação de energia acumulada na referida parede, em kW, é igual a

• A.

  10.

• B.

  20.

• C.

  30.

• D.

  40.

• E.

  50.

Os modos de transferência de calor são condução, convecção e radiação. Os mecanismos físicos são

 I transferência de energia por ondas eletromagnéticas;

II difusão de energia devido ao movimento molecular aleatório;

III difusão de energia devido ao movimento molecular aleatório acrescido da transferência de energia em função do movimento macroscópico.

 Assinale a opção que apresenta associações corretas entre os modos de transferência de calor e os mecanismos físicos.

• A.

  condução I, convecção II, radiação III

• B.

  condução III, convecção II, radiação I

• C.

  condução I, convecção III, radiação II

• D.

  condução II, convecção I, radiação III

• E.

  condução II, convecção III, radiação I