1 - Um condensador que opera em regime permanente é alimentado com 1,5 kg/s de um fluido refrigerante a P1 , T1 = 40 o C e h1 = 300 kJ/kg. Na saída, o fluido é descarregado a P2 , T2 = 12 o C e h2 = 60 kJ/kg. A taxa de transferência de calor, em módulo, associada a esse fluido, em kW, vale (A) 28 (B) 160 (C) 240

(D) 360

(E) 540

2 - Um compressor que opera em regime estacionário admite R-134a a P1 , T1 e h1 = 400 kJ/kg. Na saída do compressor, o fluido é descarregado a P2 , T2 e h2 = 450 kJ/kg. A potência de acionamento do equipamento é de 200 kW. Sabendo que o compressor é refrigerado a água e que a taxa de transferência de calor para a água é de 40 kW, a vazão de R-134a no compressor, em kg/s, vale (A) 0,2 (B) 0,3

(C) 3,2

(D) 4,8 (E) 5,

Um conjunto cilindro-pistão sem atrito contém 3 kg de uma substância pura. A pressão, o volume específico e a energia interna da substância no estado inicial são iguais a 200 kPa, 0,2 m3 /kg e 1.010 kJ/kg. Transfere-se calor à substância em um processo à pressão constante até que ela atinja um estado final, em que o volume específico e a energia interna são iguais a 1,0 m3 /kg e 2.600 kJ/kg. 3 -O trabalho realizado nesse processo, em kJ, é dado por

(A) 480

(B) 620 (C) 2.625 (D) 4.290 (E) 4.770

4 - O calor transferido nesse processo, em kJ, é dado por

(A) 330 (B) 560 (C) 3.280 (D) 4.300

(E) 5.250

5 - Para determinar a variação de carga, potência e rendimento em função da variação da vazão, o fabricante de bombas hidráulicas deverá manter constantes as grandezas neutras ou auxiliares. As curvas levantadas representarão a resposta da bomba para esse conjunto de grandezas. Tais grandezas neutras ou auxiliares, mantidas constantes, usualmente apresentadas nos catálogos dos fabricantes, são

(A) o tamanho da bomba, a rotação e o fluido utilizado

(B) o tamanho da bomba, a pressão e a temperatura máxima do fluido

(C) a potência da bomba, a rotação e a temperatura máxima do fluido

(D) a potência da bomba, a pressão e a temperatura má- xima do fluido

(E) a potência da bomba, a pressão e o fluido utilizado

6 - Um gás ideal escoa em regime permanente na tubulação ilustrada acima. Na seção 1, P1 = 500 kPa e T1 = 300 K. Na seção 2, P2 = 100 kPa, T2 = 200 K, e a velocidade mé- dia do fluido, V2, é de 400 m/s. Considerando que o diâmetro interno da tubulação é de 80 mm e que as distribuições de temperatura e pressão são uniformes em todas as seções transversais do tubo, a velocidade média do fluido na seção 1, em m/s, é (A) 46 (B) 63 (C) 80

(D) 120

(E) 250

7 - Um dos lados de uma parede plana é mantido a 100 o C, enquanto o outro troca calor por convecção com um ambiente a 25 o C, conforme ilustra a figura. A condutividade térmica da parede é de 1,6 W/(m. o C). Considerando os processos de condução e de convecção presentes, o fluxo de calor unidimensional, em W/m2 , é (A) 75,0 (B) 125,0

(C) 187,5

(D) 320,4 (E) 425,3

8 -Dados das correntes saturadas

T(o C) 27 150 197 Entalpia Líquido 113 632 839 (kJ.kg−1 ) Vapor 2.551 2.745 2.789 Entropia Líquido 0,39 1,84 2,30 (kJ.kg−1 .K−1 ) Vapor 8,52 6,83 6,45 9 - A figura apresenta dois reservatórios de calor: (R) consistindo em água líquida saturada na temperatura de 197 o C, e (S) consistindo em água líquida saturada na temperatura de 27 o C. Deseja-se transferir calor de uma corrente de vapor saturado a 150 o C para o reservatório, (R)fazendo uso do reservatório (S). Se a corrente a 150 o C pode ser levada à condição de água líquida saturada a 25 o C, sem o uso de trabalho externo, a quantidade máxima de calor que pode ser transferida para o reservatório (R), por quilograma de vapor saturado a 150 o C, é, aproximadamente, igual a (A) 0 kJ (B) 400 kJ (C) 1.040 kJ

(D) 1.935 kJ

(E) 5.030 kJ

10 - Uma máquina térmica retira calor da fonte quente a 500 K e ejeta gases diretamente no ar a 300 K. Qual o rendimento da máquina se ela possui 70% do rendimento de uma máquina ideal de Carnot?

(A) 28%

(B) 40% (C) 42% (D) 47% (E) 67%

11 - De acordo com o primeiro princípio da termodinâmica, aplicado às transformações

gasosas, analise as afirmativas abaixo. I – Na transformação isobárica, caso o volume

aumente, a temperatura absoluta diminui em igual proporção. II – Na transformação

isotérmica, se o gás recebe calor, realiza trabalho na mesma quantidade. III – Na

transformação adiabática, não há trabalho realizado, seja ele realizado pelo gás ou sobre o

gás. IV – Em uma transformação cíclica, o trabalho realizado pelo gás ou sobre o gás pode ser

obtido através da área interna do ciclo. Esta correto APENAS o que se afirma em

(A) I (B) III (C) I e IV

(D) II e IV

(E) II e III 12 - Um dos principais meios de suprimento de energia dos grandes centros urbanos é a geração de energia elétrica a partir das usinas termelétricas. A baixa eficiência das termelétricas, porém, é uma característica negativa desse tipo de geração. A usina termelétrica de ciclo combinado é uma solução interessante que combina as tecnologias de geração a gás e a vapor para aumentar a eficiência total do parque de geração. A esse respeito, analise as afirmativas a seguir. I – Uma vantagem do ciclo combinado é que há a possibilidade de operar apenas com a turbina a gás, deixando a turbina a vapor ociosa. II – O compressor é parte constituinte do sistema de geração a vapor, sendo responsável por manter o vapor a alta pressão. III – A caldeira de recuperação de calor possibilita que o sistema de geração a vapor aproveite o calor proveniente dos gases de exaustão da turbina a gás. Está correto APENAS o que se afirma em (A) I (B) II (C) III (D) I e II

(E) I e III

13 - Os processos térmicos que ocorrem nas turbinas a gás, quando são feitas simplificações para seus estudos, podem ser descritas pelo ciclo ideal de Brayton. Nesse ciclo, ocorrem (A) duas transformações isotérmicas e duas transforma- ções isentrópicas (B) duas transformações isotérmicas e duas transforma- ções isométricas (C) duas transformações isométricas e duas transforma- ções isentrópicas

(D) duas transformações isobáricas e duas transforma- ções

isentrópicas

(E) uma transformação isométrica, uma transformação isobárica e duas transformações isentrópicas

14 - O título de uma substância composta por uma parcela na fase líquida e outra na fase vapor, na temperatura de saturação, corresponde à razão entre a

(A) massa de vapor e a massa total, e só tem significado quando a

substância está num estado saturado.

(B) massa de vapor e a massa de líquido, e só tem significado quando a substância está num estado saturado. (C) massa de vapor e a energia interna do líquido, e não tem significado quando a substância está num estado saturado. (D) energia interna do vapor e a energia interna do líquido, e não tem significado quando a substância está num estado saturado. (E) energia interna do vapor e a energia interna total, e só tem significado quando a substância está num estado saturado. 15 - Um conjunto cilindro-pistão contém 4 kg de água. Inicialmente, a água está a certa temperatura T1 , sendo a energia interna, nesse estado, dada por u1 = 80 kJ/kg. Em seguida, o pistão é travado, e o calor é transferido à água até T2 , onde o estado de vapor saturado é atingido, e u2 = 2.460 kJ/kg. O calor transferido no processo, em kJ, vale (A) 595 (B) 635 (C) 2.380 (D) 2.540

(E) 9.520

16 - Um refrigerador de Carnot opera em ciclos retirando uma quantidade QA = 1.000 kJ de calor da fonte fria e rejeitando uma quantidade de calor QR = 1.250 kJ em uma fonte quente à temperatura TQ = 300 K. A temperatura da fonte fria TF, em K, é (A) 120

(B) 240

(C) 300 (D) 1.000 ( E) 1.250 17 - Uma máquina absorve calor a 300,0 °C e a uma pressão de 10 atm e despeja calor no ar a 240,0 °C à pressão de 1 atm. Considerando 1 atm = 1,0 × 105 Pa, o rendimento máximo possível para essa máquina é de (A) 9% (B) 10% (C) 15%

(D) 20%

(E) 90%

18 - Uma máquina térmica opera ciclicamente absorvendo, a cada ciclo, calor QA = 2.400 kJ de uma fonte quente a TQ = 600 K e rejeitando calor QR = 1.800 kJ em uma fonte fria com TF = 300 K. O rendimento r da máquina e a variação total da entropia do sistema e reservatórios, ΔST, ao final de 1 ciclo da máquina são, respectivamente,

(A) r = 0,25; ΔST = 2,0 kJ/K

(B) r = 0,75; ΔST = 2,0 kJ/K (C) r = 0,50; ΔST = 10 kJ/K (D) r = 0,50; ΔST = 2,0 kJ/K (E) r = 0,25; ΔST = 10 kJ/K 19 - Um compressor que opera em regime permanente é alimentado com ar a pressão p1 e a temperatura T1 , descarregando o fluido a p2 e T2 . O fluxo de massa de ar é de 0,1 kg/s, ocorrendo uma perda de calor de 20 kJ/kg durante o processo. Considerando desprezíveis as variações das energias cinética e potencial, a entalpia, na entrada do compressor, como 300 kJ/kg e, na saída como 500 kJ/kg, a potência do compressor, em kW, vale (A) 10

(B) 22

(C) 40 (D) 82 (E) 100 20 - Um tanque rígido de 0,9 m3 contém um gás ideal a p1 = 0,5 MPa e T1 = 500 K. Após um vazamento de 0,5 kg do gás, chegou-se a p2 = 400 kPa. Considerando R = 0,3 kJ/kg.K, a temperatura T2 , em K, vale (A) 260 (B) 400

(C) 480

(D) 2.400 (E) 3.000 21 - Um laboratório de uma universidade situada em um país frio deve ser mantido a 37 ºC, com o auxílio de uma bomba de calor. Quando a temperatura do exterior cai para 6 ºC, a taxa de energia perdida do laboratório para o exterior corresponde a 30 kW. Considerando-se regime permanente, a potência elétrica mínima necessária para acionar a bomba de calor, vale, em kW, aproximadamente (A) 0,3

(B) 3

(C) 25 (D) 250 (E) 300

22 - Um pesquisador de engenharia afirma ter criado uma unidade de refrigeração, com coeficiente de desempenho de 5,5, capaz de manter um espaço refrigerado a -33 ºC, enquanto o ambiente externo está a 7 ºC. Teoricamente, a invenção do pesquisador é (A) impossível, uma vez que tal máquina possui desempenho maior do que o desempenho de um refrigerador de Carnot nas mesmas condições. (B) impossível, uma vez que tal máquina possui desempenho menor do que o desempenho de um refrigerador de Carnot nas mesmas condições. (C) possível, uma vez que o coeficiente de desempenho de um refrigerador de Carnot, nas mesmas condições, é dado por 1,2.

(D) possível, uma vez que o coeficiente de desempenho de um

refrigerador de Carnot, nas mesmas condições, é dado por 6,0.

(E) possível, uma vez que o coeficiente de desempenho de um refrigerador de Carnot, nas mesmas condições, é dado por 7,0. 23 - O ciclo de Rankine é o modelo ideal para as centrais térmicas a vapor utilizadas na produção de potência. No entanto, sabe-se que um ciclo real se afasta de um ciclo ideal, uma vez que ocorrem várias perdas. Com relação a essas perdas, analise as afirmativas a seguir. I – As perdas principais na turbina são aquelas associadas ao escoamento do fluido de trabalho, por meio dos canais e palhetas da turbina. II – As perdas na bomba decorrem principalmente das irreversibilidades associadas ao escoamento do fluido. III – A perda de carga provocada pelo atrito e a transferência de calor ao ambiente são as perdas mais importantes nas tubulações. IV – As perdas no condensador são extremamente significativas, considerando todo o conjunto. Estão corretas APENAS as afirmativas (A) I e II. (B) I e IV. (C) III e IV.

(D) I, II e III.

(E) II, III e IV. 24 - As turbinas a vapor de vários conjuntos de pás no mesmo eixo, conforme o modo de disposição dos estágios, são classificadas como turbinas de estágios de: (A) temperatura; velocidade; e temperatura e velocidade. (B) temperatura; pressão; e temperatura e pressão. (C) pressão; entropia; e pressão e entropia.

(D) pressão; velocidade; e pressão e velocidade.

(E) pressão; entalpia; e pressão e entalpia

25 - Um recipiente rígido de 2 m3 contém um gás a 350 K e 0,5 MPa. Ocorre um vazamento e 0,52 kg desse gás é perdido para a atmosfera. Após o vazamento, a temperatura do gás no tanque é de 320 K. Considerando-se que esse gás segue o modelo de gás ideal, com R=0,3 kJ/kg.K, a pressão no tanque, no estado final desse processo, é dada, em kPa, por (A) 520 (B) 484 (C) 450

(D) 432

(E) 294 26 - Um tanque rígido contém 1 kg de água, inicialmente a 1.400 KPa e 350 °C. Essa água é resfriada até a pressão de 400 kPa. Considerando-se que a energia interna no estado inicial corresponde a u1 = 2.900 kJ/kg e, no estado final, vale u2 = 1.500 kJ/kg, o calor transferido, nesse processo, é dado, em kJ, por

(A) 1.100

(B) 1.400

(C) 3.100

(D) 4.400

(E) 4.900 27 - Uma central de potência a vapor, operando num ciclo de Rankine, apresenta como valores de entalpia na entrada e na saída da caldeira, respectivamente, 200 kJ/kg e 2.900 kJ/kg. Sabendo-se que o trabalho desenvolvido pela turbina vale wt = 1.009 kJ/kg e que o trabalho de entrada na bomba é dado por wb = 10 kJ/kg, um engenheiro obtém, em %, para o rendimento do ciclo, o valor de (A) 33 (B) 35

(C) 37

(D) 40 (E) 42 28 - Um sistema com massa igual a 100 kg é submetido a um processo no qual a sua entropia específica aumenta de 0,3 kJ/kgK para 0,4 kJ/kgK. Ao mesmo tempo, a entropia de sua vizinhança diminui de 80 kJ/K para 75 kJ/K. Com base nessas informações, conclui-se que esse processo é (A) reversível. (B) reversível e isotérmico. (C) reversível e adiabático.

(D) irreversível. (E) impossível de ocorrer

29 - Um refrigerador que opera segundo um ciclo de refrigera- ção de Carnot retira 4 kW de calor de um ambiente quando trabalha entre os limites de temperatura de 300 K e 200 K. Nessa situação, a quantidade de energia consumida pelo refrigerador em meia hora de operação (kJ) será (A) 1.800

(B) 3.600

(C) 5.400 (D) 7.200 (E) 14.440 30 - Em um ciclo de Rankine ideal, cujo rendimento é 40%, a entalpia específica na entrada e saída da caldeira valem, respectivamente, 200 kJ/kg e 2.600 kJ/kg. Utiliza-se uma circulação de água fria para promover a rejeição de calor no condensador e sabe-se que a vazão mássica do ciclo é 5% da vazão de arrefecimento. Com base nesses dados, o aumento da temperatura da água de resfriamento, em °C, é (A) 1,2 (B) 1,8 (C) 9,0 (D) 12,0

(E) 18,0

31 A respeito de escoamentos isentrópicos compressíveis, em regime permanente, de um gás ideal, em um bocal convergente com número de Mach igual a 1(um) na seção transversal de saída do bocal, constata-se que a (A) vazão mássica aumenta ao se reduzir a pressão na saída do bocal.

(B) vazão mássica aumenta ao se reduzir a temperatura de

estagnação na entrada do bocal.

(C) pressão de estagnação diminui ao longo do bocal. (D) temperatura de estagnação diminui ao longo do bocal. (E) temperatura de estagnação aumenta ao longo do bocal.

32 - Um sistema fechado com uma massa de 1 kg é levado de um estado inicial 1 até um estado final 2 através de um processo representado no diagrama Pressão-Volume, à esquerda. Durante esse processo, 200 kJ são transferidos para dentro do sistema sob a forma de calor. Se a massa retornar adiabaticamente do estado 2 para o estado 1 através de um processo diferente deste, então, durante o processo de retorno, o valor da transferência de energia, sob a forma de trabalho (kN.m), de acordo com a convenção de sinais da termodinâmica, será (A) - 400

(B) - 200

(C) 0 (D) + 200 (E) + 400

33 - Considerando que um cilindro contenha um gás ideal a temperatura de 27 ºC e a pressão de 2 MPa em um volume de 100 litros, e que um pistão comprima o gás no cilindro, reduzindo o volume ocupado pelo gás e aumentando a temperatura e a pressão para 57 ºC e 4 MPa, respectivamente, o volume final em litros ocupado pelo gás nessa situação será igual a A 90. B 85. C 70.

D 55.

E 45. Um sistema termodinâmico está submetido a um ciclo composto por três processos. No primeiro processo, o sistema recebe 40 kJ de calor e executa um trabalho de 40 kJ. No segundo processo, são cedidos 120 kJ de calor, porém a variação da energia interna é nula. No terceiro processo, 20 kJ de calor são retirados do sistema. 34 - Com base nas informações do texto, é correto afirmar que, durante o ciclo, a variação total da energia interna é

A nula.

B +10 kJ. C –15 kJ. D –100 kJ. E 140 kJ 35 - No terceiro processo decrito no texto, é realizado um trabalho de A 20 kJ pelo sistema. B 35 kJ sobre o sistema.

C 20 kJ sobre o sistema

D 35 kJ pelo sistema. E 40 kJ pelo sistema. � 36 - Uma máquina opera em ciclos utilizando um gás e retirando 500 J de calor de uma fonte quente na temperatura TQ = 600 K e rejeita 350 J de calor na fonte fria a uma temperatura TF = 300 K. A respeito dessa máquina, considere as afirmativas abaixo: I - O rendimento da máquina é 30 %. II - A máquina opera via um ciclo irreversível. III - Todos os processos utilizados pelo gás são quase estáticos, ou do tipo isotérmico ou do tipo adiabático. É correto APENAS o que se afirma em (A) I (B) II (C) III

(D) I e II

(E) I e III

37 - Em um ciclo de Rankine, o trabalho produzido pela turbina é igual a 1.000 kJ/kg, o trabalho fornecido à bomba é igual a 40 kJ/kg e o calor gerado na caldeira é igual a 2.400 kJ/kg. A partir desses dados, a eficiência térmica ( ) desse ciclo é igual a (A) 0,2 (B) 0,3

(C) 0,4

(D) 0,5 (E) 0,6 38 - Ar aquecido a 150 o C flui sobre uma placa mantida a 50 o C. O coeficiente de transferência de calor por convecção forçada é h = 75 W/(m2 . o C). Logo, a taxa de transferência de calor para a placa através de uma área de A = 3 m3 , em kW, é (A) 108,0 (B) 54,3 (C) 35,7

(D) 22,5

(E) 15,0 39 - Uma máquina de condicionamento de ar mantém um ambiente a 24°C. A carga térmica a ser removida desse ambiente é igual a 5 kW. Admita que o equipamento é um refrigerador que opera segundo um Ciclo de Carnot e que o ambiente externo está a 35°C. Considerando todos esses dados, a potência necessária estimada para acionar o equipamento, em kW, é (A) 53 (B) 27 (C) 22 (D) 0,45

(E) 0,18

40 - A principal irreversibilidade interna experimentada pelo fluido de trabalho quando este circula através do circuito fechado do Ciclo de Rankine está associada (A) à transferência de calor dos produtos quentes da combustão para o fluido de trabalho do ciclo.

(B) à expansão através da turbina.

(C) à combustão do combustível. (D) ao trabalho necessário fornecido à bomba para vencer os efeitos de atrito. (E) aos efeitos de atrito quando o fluido escoa através da caldeira. 41 - Um Refrigerador de Carnot apresenta coeficiente de eficácia igual a 4. Considerando que a temperatura da fonte fria é igual a -13 °C, a temperatura da fonte quente vale:

(A) - 8,125 °C

(B) - 8 °C (C) 320 K (D) 325 K (E) 400 K

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