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Qui, 18 de Outubro de 2018 11:43

SOBRE PRÁTICAS DA TERMODINÂMICA NOS REFRIGERADORES, MOTORES DE COMBUSTÃO INTERNA E OUTROS

1) Quando o compressor de uma geladeira exerce um trabalho de compressão sobre o gás freon 12, ele perde 200 J de calor para o meio externo e o gás na etapa do congelador absorve 300 J de calor dos alimentos que se encontram dentro dele. Determine o trabalho do compressor feito sobre o gás. (Qcondensador = Qcongelador + Wcompressor)

 

2) No funcionamento de uma geladeira, a ação do compressor sobre o gás freon 12 é conseguido pela conversão de eletricidade em energia mecânica. No entanto certa pessoa mora em um lugar onde não há eletricidade e por isso ele não pode utilizar uma geladeira convencional das atuais. Uma maneira de contornar este problema, para que ele possa usar uma geledeira, é trocar o gás freon 12 da geledeira por outra substância como o amônia. Para que se tenha êxito neste procedimento, devemos;

a) aquecer o amônia para que seja realizado a compressão;

b) esfriar o amônia para que seja diminuído o seu volume;

c) utilizar o amônia em maior quantidade do que o gás freon 12;

d) desligar a geladeira de 4 em 4 hora durante 1 hora.

 

3) Observando a figura abaixo, descreva como ocorre o ciclo do gás Freon 12 no compressor, condensador e evaporador ou congelador da geladeira e tente representar no diagrama P x V cada etapa desse ciclo.

 

Figura - fonte: cepa.if.usp

 

4) Um motor de combustão interna de 4 tempos de um automóvel opera em ciclo termodinâmico fechado no diagrama P x V transformando calor em trabalho em alguma fase do ciclo designadas respectivamente como 0→1(1ª fase), 1→2 (2ª fase), 2→4 (3ª fase) e 4→0 (4ª fase) segundo o gráfico abaixo. A etapa onde ocorre a realização de trabalho é:

a) 1ª fase do ciclo;

b) 2ª fase do ciclo;

c) 3ª fase do ciclo;

d) 4ª fase do ciclo.

 

5) Um motor de automóvel 1.6 opera com pressão média de 8 atm a 4000 rpm e que, nestas condições, consome 5 gramas de gasolina por segundo. Considere que cada grama de gasolina queimada libera 11100 cal. Determine:

a) o trabalho;

b) a potência;

c) o rendimento.

 

6) O motor de uma geladeira tem potência de 200 W . Se o compartimento frio está a 270 K e o ar em volta a 300 K, a quantidade máxima de calor que pode ser extraída do compartimento frio, supondo a eficiência ideal, em 10 min é:

a) 0,9 MJ;

b) 2 MJ;

c) 1,08 MJ;

d) 2,5 MJ.

 

7) Não se tendo gás suficiente para aquecer 10.000 litros de água a 18ºC, procedeu-se da seguinte forma para solucionar o problema: Instalou-se um espelho voltado para o Sol que reflete a luz solar na direção de um dispositivo receptador de calor no alto de um prédio que se aquece e conduz o calor, através de condutor interligado, a uma placa de cobre que, em contato com a água, cobre totalmente a superfície de 20 m³ desta referida água fornecendo 1500 W/m² durante 4 horas. despreze a perda de energia térmica no processo. Determine a temperatura final da água.

 

8) O barco de um pescador que se encontrava pescando próximo de uma ilha afunda ao bater num tronco de árvore submersa. Ele nada até a ilha levando apenas a sua garrafa térmica vazia, a vara de pesca com os anzóis. A temperatura na ilha era de 15ºC. Ele fica preso na ilha aguardando o resgate. Consegue pescar alguns peixes, mas não deseja comê-los crus. Como não tem meio de obter fogo, ele pensa numa idéia: coloca 500 cm³ de água na garrafa e começa a sacudí-la dando 40 sacudidas por minuto fazendo com que a água caia 30 cm em em cada vez. Com isso ele pretendo ferver a água da garrafa a 100ºC  e colocar o peixe dentro da garrafa  para cozinhá-lo. Em quanto tempo o pescador consegue ferver a água sacundo a mesma na garrafa?

 

9) Para tentar ecomomizar espaço numa prateleira uma pessoa colocou vários copos, um dentro do outro. Quando ela retirou-os e foi usar dois deles ficaram grudados. Mesmo puchando-os com certa força eles continuaram colados. Para tentar ajudar a essa pessoa, uma amiga desta propôs uma sugestão para tentar desgrudar os copos. Marque a alternativa que poderia resolver o problema:

a) colocar o copo de fora quase submerso em água fria e o copo de dentro em água quente;

b)  colocar o copo de fora quase submerso em água quente e o copo de dentro em água fria;

c) colocar ambos os copos submersos em água quente;

d) colocar ambos os copos submersos em água fria.

 

10) Um equipamento de medida de conumo de enegia elétrica só funciona corretamente se for mantido a uma temperatura de 0ºC. Para temperaturas interna acima de 0ºC ele apresenta um erro de 2 KWh para cada variação de 1ºC que exceder a temperatura externa de 30ºC.  Então ele é colocado em uma sala isolada termicamente. O controle dessa temperatura é feito por uma janela fechada, permeável ao fluxo de calor, de dimensões 50 cm por 60 cm formada por duas camadas superpostas de materiais diferentes de espessuras 1 cm e 3 cm cujos coeficientes de condutividades térmicas são respectivamente 0,02 Cal/m. s.ºC e 0,03 cal/m.s.ºC. Considerando que a temperatura do lado de fora da sala é 30ºC, determine:

a) o número de calorias por segundo que deve fluir pela janela de fora para dentro para que este aparelho funcione corretamente;

b) o valor correto que se teria consumido se este aparelho acusou um consumo de 500 KWh na temperatura de 10ºC, mantendo-se o fluxo de calor pela janela igual a situação anterior;

c) o prejuízo causado se o valor se 1 KWh = 4,00.

 

11) Para baratear o custo de viagens, foi projetado e montado um meio de transporte que usou os seguintes materiais: Quatro rodas de diâmetro 1 metro cada, uma caldeira, um sistema de refrigeração, um eixo de turbina acoplado as rodas, um acento, um forno, uma chaminé e uma barra de direção. No forno foi queimado carvão para aquecer a água da caldeira e evaporá-la. Suponha que o vapor produzido proporcionou uma rotação de 20 rad/s no eixo da turbina e que este movimento foi transmitido as rodas. Considere que o consumo de carvão queimado no forno seja de 2 kg/km. O preço de cada quilograma de carvão é 0,80 reais. Determine:

a) a quantidade de carvão utilizado para este sistema de transporte fazer uma viagem de 1 hora;

b) o preço de uma viagem de 1 hora.

 

12) Na termodinâmica os gráfico P x V de máquinas térmicas e refrigeradores são ciclos fechados que convertem calor em trabalho ou trabalho em calor dependendo se elas operam no sentido horário ou anit-horário. O diagrama mostrado abaixo representa:

a) um motor de combustão interna;

b) uma usina termoelétrica;

c) uma geladeira;

d) uma locomotiva a vapor;

e) um automóvel que funciona a diesel

 

13) Num tanque de 120 m de comprimento vão ser criados 3 tipos de peixes adaptados a viver em certa faixa de temperarurua. A espécie A suporta temperaturas de 20ºC a 30ºC, a espécie B suporta temperaturas de 5ºC a 20ºC e a espécie C suporta temperaturas de 0ºC a 5ºC. As extremidades do tanque são formadas por material bom condutor de calor e vão ser mantidas por fontes térmicas nas temperaturas constantes de 30ºC e 0ºC. As laterais do tanque são feitas com materiais isolantes de calor. O tanque será dividido por redes de pesca, de pequenas malhas, em compartimentos de tamanhos apropriados para que em cada extremidade dos mesmos proporcione as temperaturas adequadas a sobrevivência de cada espécie separadamente. Considerando os três compartimentos do tanque das temperaturas mais alta para a mais baixa, estes compartimentos terão tamanhos de:


 

a) 80 m, 30 m e 10 m;

b) 50 m, 50 m e 20 m;

c) 40 m, 40 m e 20 m;

d) 100 m, 10 m e 10 m;

e) 40 m, 40 m e 40 m

 

14)  As etapas do ciclo termodinâmico de uma usina de eletricidade são representadas pelo diagrama P x V mostrado abaixo


14 A) Pelas leis básicas da Física a energia é apenas transformada de um tipo em outro. Então a energia elétrica é resultado da transformação de uma forma de energia anterior nesta. O processo de geração de energia elétrica nas usinas contém transformações termodinâmicas além da ação da indução eletromagnética.

Este gráfico representa:

a) uma usina termoelétrica;

b) uma usina hidrelétrica;

c) uma usina solar tipo fotovoltaica;

d) uma usina de eletricidade maremotriz.

 

14 B) O diagrama P x V desta questão é composto de várias etapas onde CD é uma expansão isobárica, DA um processo adiabático, AB uma compressão isobárica e BC isovolumétrico. A etapa que se refere ao funcionamento da turbina desta usina é:

a) CD;

b) DA;

c) AB;

d) BC

 

14 C) Determine a variação de energia interna, a quantidade de calor recebida ou cedida  e o trabalho nas etapas CD, DA, AB, BC e CDABC do ciclo termodinâmico, em função de P1 e V1. Especifique em cada fase do ciclo se houve aquecimento ou resfriamento do fluido operante na referida usina, se for o caso.

Última atualização em Sex, 04 de Janeiro de 2019 11:21