Engenheiro de Manutenção – Termodinâmica (FGV) – 14 questões

Vários processos na indústria usam caldeiras para geração de vapor a pressão e temperatura elevadas. Com relação aos componentes e funções da caldeira, assinale (V) para a afirmativa verdadeira e (F) para a falsa.

( ) Adiciona-se água apenas uma vez na caldeira e sua reposição só é feita quando toda a massa colocada inicialmente for transformada em vapor.
( ) Caldeiras podem operar com os gases da combustão passando por dentro ou por fora da tubulação, e a água por fora ou por dentro, respectivamente.
( ) Os gases usados para vaporização da água podem ser reaproveitados de outros setores da produção, como em refinarias de petróleo.

As afirmativas são, respectivamente,

A primeira concepção de caldeira a vapor data de antes da revolução industrial, mas com a necessidade de uma substituição gradual do carvão mineral, ela passou por transformações e seu modelo conhecido como caldeira de convecção deu início à indústria de geração de vapor.
Nesse processo, o armazenamento de calor sob alta pressão e temperatura ocorre por meio da

O ciclo de Carnot para a refrigeração integra os ciclos ainda usados hoje para remover calor de um meio.
Com relação a esse ciclo, analise os itens a seguir:

I. Apresenta o maior COP quando comparado a outros ciclos, mesmo com irreversibilidades, contanto que opere entre as mesmas temperaturas.
II. Ciclos reversíveis que trabalhem entre as mesmas temperaturas podem apresentar diferentes valores de COP.
III. Conta com duas fases, a de líquido e vapor, sendo que a troca de calor para mudança de fases é usada para refrigeração.

Está correto o que se afirma em

O processo de geração de calor em ciclos termodinâmicos está intimamente ligado ao fluido empregado. Dois exemplos notáveis são o ciclo Rankine, usado para geração de vapor, e o ciclo Brayton, aplicado para turbinas a gás. Uma das características pertinentes a ambos é a presença de gases provenientes de combustão, os quais providenciam o calor necessário para os ciclos.
Com relação às características desses dois ciclos termodinâmicos, assinale (V) para a afirmativa verdadeira e (F) para a falsa.

( ) No ciclo Rankine o fluido de trabalho não se mistura com os gases da combustão e também não sofre mudança de estado.
( ) No ciclo Brayton os gases usados na turbina são resultado da combustão entre o ar admitido no compressor e o combustível.
( ) Em ambos os ciclos o uso do calor proveniente da combustão é em parte usado na geração de trabalho na turbina, e este trabalho usado para o cálculo do rendimento do ciclo.

As afirmativas são, respectivamente,

Em projetos de sistemas de aquecimento e de resfriamento, o projetista deve fazer o levantamento da carga térmica para especificação do equipamento.
Com relação a esta etapa do projeto, analise os itens a seguir:

I. A carga térmica depende das cargas advindas do interior e exterior do recinto, excetuando a gerada pelo próprio equipamento de climatização.
II. A quantidade de calor latente e sensível que deve ser retirada no resfriamento e adicionada no aquecimento, é o valor da carga térmica.
III. Um erro bastante comum no cálculo da carga térmica é basear-se apenas na área em m², desprezando efeitos de outras fontes de calor relevantes.

Está correto o que se afirma em

Os ciclos termodinâmicos usados na concepção de caldeiras, motores, sistemas de aquecimento e refrigeração sempre possuem uma diferença entre o ciclo ideal e o real. Essa diferença é causada geralmente por irreversibilidades que o sistema real possui e o ideal não. Por esse motivo, o valor do rendimento máximo do ciclo real é sempre menor do que o do ciclo ideal a ele atrelado.
Essas irreversibilidades estão relacionadas à

Com relação às caldeiras de vapor, analise as afirmativas a seguir e assinale (V) para a verdadeira e (F) para a falsa.

I. Caldeiras aquatubulares são capazes de gerar vapor superaquecido, enquanto as flamotubulares não.
II. Caldeiras flamotubulares suportam maior demanda de vapor que as aquatubulares por terem uma região armazenadora (“pulmão”) de vapor maior.
III. Somente caldeiras flamotubulares conseguem trabalhar mais facilmente com diferentes tipos de combustíveis (inclusive sólidos).
IV. Nas caldeiras aquatubulares há necessidade de circulação da água, que pode se dar de forma natural, assistida ou forçada.

As afirmativas são, respectivamente,

Foi adquirido um sistema de vácuo que, de acordo com o fabricante, tem uma velocidade de bombeamento S = 100L/s na saída da bomba. No entanto, da saída da bomba até a entrada da câmara de vácuo, foi necessário utilizar um tubo de 10cm de diâmetro interno e 124 cm de comprimento. A condutância de um tubo longo é dada por C = 12,4 D³/L (C em l/s, D é o diâmetro em cm e L o comprimento em cm, fluxo molecular).
Assinale a opção que indica a velocidade efetiva Sef. (velocidade na boca da câmara) nessa situação.

Antes de ser colocado em operação, um sistema de propulsão de foguetes precisa passar por uma rigorosa série de testes, de modo a garantir seu desempenho, segurança e confiabilidade.
Acerca dos princípios destes testes, analise os itens seguir:

I. Entre os principais testes de sistemas de propulsão de foguetes se situam os testes de fabricação, testes de voo, testes de componentes, testes estáticos e testes estáticos em veículos.
II. Para manter o vácuo da câmara de testes de propulsão em grandes altitudes emprega-se o fluxo de saída de gases do próprio bocal do foguete.
III. Testes de voo são conduzidos antes de qualquer outro teste para determinar imediatamente a viabilidade do design do sistema de propulsão.

Está correto o que se afirma em

Considere um setup de testes, instrumentado para medir diversos canais de temperaturas em diversos pontos de um equipamento sob teste, instalado dentro de uma câmara de simulação espacial. Durante os testes, a câmara estará em alto vácuo e a temperatura de suas paredes será mantida por volta de -196ºC.
Nesse caso, os arquitetos térmicos, que acompanham os testes, deverão estar atentos às trocas de calor

A primeira lei da termodinâmica relaciona a energia interna com o calor trocado pelo fluido e o trabalho sobre ele executado. Sobre essa lei, analise os itens a seguir.

I. Pode ser utilizada para explicar o princípio de funcionamento de uma máquina perpétua.
II. Mostra que a variação da energia interna deve ser convertida integralmente em calor ou trabalho.
III. Pode ser utilizada para demonstrar que a entropia de um sistema não tende a zero quando a temperatura absoluta tende para zero.

Está correto o que se afirma em

Como em um volume de controle fechado não há alteração do número de mols de um determinado gás, as transformações sofridas por um gás ideal serão dependentes de pressão, volume do recipiente e de sua temperatura. Considere um caso em que, a partir de uma dada condição inicial, a pressão do gás seja duplicada e o volume do recipiente aumentado em 50%.
Nessas condições, em relação aos valores iniciais, a temperatura do gás

Em um ciclo termodinâmico ideal conhecido como ciclo Carnot, o sistema transfere energia sob a forma de calor de uma fonte para outra. No processo, parte desta energia é convertida em trabalho.
O ciclo de Carnot é composto de dois pares de transformações

Os fenômenos de transferência de calor podem ser divididos em três grupos: condução, convecção e radiação. Para estes grupos, tanto as condições de contorno quanto a modelagem dos casos são diferentes para cada fenômeno.
Um exemplo desses fenômenos pode ser encontrado