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Provas para uma
Disciplina Semestral
Este material é um conjunto de exemplos de provas aplicadas em uma das disciplinas na Michigan State
University. Elas são provas de múltipla escolha em quatro partes que contêm perguntas semelhantes àquelas
usadas na prova de Fundamentals of Engineering e na Graduate Record Exam / Engineering. A termodinâ-
mica oferece uma disciplina excelente para expor os alunos de engenharia às nuances das provas de múltipla
escolha.
As pesquisas indicam que as notas independem do tipo de prova dada, mas alguma experiência é desejá-
vel para que os alunos tenham a oportunidade de experimentar diferentes estratégias para realizar cada tipo
de prova. Ela é muito diferente da prova de quatro problemas com crédito parcial, tão popular nos cursos de
engenharia. Em geral, os alunos não gostam de provas de múltipla escolha nos cursos de engenharia, pois um
erro simples pode deixar a pergunta completamente errada, mas esse é o tipo de prova que precisarão fazer
para serem admitidos na carreira na engenharia ou em cursos de pós-graduação, escolas de direito ou escolas
de medicina nos EUA. Essas provas são compridas e difíceis, e é preciso tomar cuidado para não perder a
noção do tempo enquanto se tenta resolver uma pergunta.
Nas provas a seguir, o aluno é aprovado se o seu escore supera o de quem apenas marcasse respostas
aleatórias para cada pergunta. Assim, 6 respostas corretas de 20 perguntas seria um simples “aprovado”. Em
geral, 16 seria a nota mais alta da turma, equivalente a “100” ou “A + ”. Obter 16 respostas corretas em uma
dessas provas de múltipla escolha é um feito e tanto. Experimente, se acha que não é verdade, mesmo que seja
o professor!
Estas provas abrangem os Capítulos 1, 2, 3, 5 e 6 e apenas partes dos Capítulos 4, 8, 9, 10 e 12. Uma
segunda disciplina abrangeria todo o material não trabalhado na primeira. Incentivamos os professores a
utilizar mais provas de múltiplas escolhas, mesmo em outras disciplinas de engenharia, para que os alunos
ganhem experiência com esse tipo de prova. Mesmo as provas mais avançadas e orientadas a projetos são de
múltipla escolha para quem pretende obter o título de Engenheiro Profissional nos EUA. Essas provas são
mais difíceis de criar, mas sua correção é extremamente eficiente, o que permite que os professores sempre
devolvam a prova corrigida na aula seguinte.
Se tiver comentários ou perguntas sobre estas provas, você pode entrar em contato comigo pelo endereço
MerleCP@sbcglobal.net.
Após cada prova, você encontra as respostas e soluções rápidas para cada pergunta.
Prova 1 (Esta prova abrange o conteúdo do Capítulo 1 até a Seção 4.7)
Nome ______________________
1. A termodinâmica é uma ciência que não inclui o estudo do(a) ______________ da energia.
(A) armazenamento (B) utilização (C) transferência (D) transformação
2. A unidade joule pode ser convertida para qual dos seguintes?
(A) Pa.m 2 (B) N.kg (C) Pa / m 2 (D) Pa.m 3
3. Na termodinâmica, nós concentramos nossa atenção em qual forma de energia?
(A) cinética (B) potencial (C) interna (D) total
4. A pressão atmosférica padrão em metros de amônia ( ρ = 600 kg / m 3 ) é:
(A) 17 m (B) 19 m (C) 23 m (D) 31 m
5. Uma pressão manométrica de 400 kPa atuando sobre um pistão de 4 cm de diâmetro enfrenta resistên-
cia de uma mola de 800 N / m. Quanto a mola é comprimida? Ignore o peso do pistão.
(A) 0,628 m (B) 0,951 m (C) 1,32 m (D) 1,98 m
6. Selecione o diagrama T - correto se vapor a 0,005 m 3 / kg é aquecido até 0,5 m 3 / kg enquanto mantém
P = 500 kPa.
7. Calcule a entalpia h de vapor a 288 °C e 2 MPa.
(A) 2931 kJ / kg (B) 2957 kJ / kg (C) 2972 kJ / kg (D) 2994 kJ / kg
8. Calcule o de vapor a 200 °C e u = 2000 kJ / kg.
(A) 0,0762 m 3 / kg (B) 0,0801 m 3 / kg (C) 0,0843 m 3 / kg (D) 0,0921 m 3 / kg
9. Vapor de água saturado é aquecido em um volume rígido, de 200 °C até 600 °C. O valor mais próximo
da pressão final é:
(A) 3,30 MPa (B) 3,25 MPa (C) 3,20 MPa (D) 3,15 MPa
10. Um pneu de 0,2 m 3 é inflado com ar a 25 °C até P = 280 kPa. O valor que mais se aproxima da massa
de ar é:
(A) 7,8 kg (B) 0,888 kg (C) 0,732 kg (D) 0,655 kg
Equações úteis na prova sem consulta (use esta página para fazer seus cálculos)
11. Selecione o enunciado de Kelvin-Planck da segunda lei.
(A) Uma máquina não pode produzir mais calor do que o calor que recebe. (B) Um refrigerador não pode transferir calor de um reservatório de baixa temperatura para um reservatório de alta temperatura sem trabalho. (C) Uma máquina não pode produzir trabalho sem descarregar calor. (D) Uma máquina descarrega calor se o trabalho é menor do que o calor que recebe.
12. Selecione o enunciado incorreto relativo a um ciclo de Carnot.
(A) Há dois processos adiabáticos. (B) Há dois processos de pressão constante. (C) Cada processo é um processo reversível. (D) O trabalho ocorre em todos os quatro processos.
13. Um refrigerador de Carnot precisa de 10 kW para remover 20 kJ / s de um reservatório a 20 °C. Qual
é o T H?
(A) 440 K (B) 400 K (C) 360 K (D) 340 K
14. Calcule Δ S líq se uma massa de cobre de 10 kg a 100 °C é mergulhada em um lago a 20 °C.
(A) 1,05 kJ / K (B) 0,73 kJ / K (C) 0,53 kJ / K (D) 0,122 kJ / K
15. Calcule o resultado de trabalho máximo de uma turbina a vapor se P 1 = 10 MPa, T 1 = 600 °C e
P 2 = 40 kPa.
(A) 1625 kJ / kg (B) 1545 kJ / kg (C) 1410 kJ / kg (D) 0,1225 kJ / kg
16. Calcule a entrada de trabalho mínima para um compressor de ar se P 1 = 100 kPa, T 1 = 27 °C e
P 2 = 800 kPa.
(A) 276 kJ / kg (B) 243 kJ / kg (C) 208 kJ / kg (D) 187 kJ / kg
17. A variação da entropia enquanto o ar se expande em um cilindro a partir de 800 kPa é 0,2 kJ / kg.K. Se
a temperatura permanece constante a 27 °C, qual é a transferência de calor?
(A) 140 kJ / kg (B) 115 kJ / kg (C) 100 kJ / kg (D) 60 kJ / kg
18. Calcule a velocidade de saída para um bocal de ar que opera entre 400 kPa e 100 kPa se T 1 = 27 °C.
(A) 570 m / s (B) 440 m / s (C) 380 m / s (D) 320 m / s
19. A eficiência de uma turbina a vapor adiabática operando entre P 1 = 10 MPa, T 1 = 600 °C e P 2 =
40 kPa é de 80%. Qual é o u 2?
(A) 2560 kJ / kg (B) 2484 kJ / kg (C) 2392 kJ / kg (D) 2304 kJ / kg
20. A eficiência de um compressor de ar adiabático operando entre P 1 = 100 kPa, T 1 = 27 °C e T 2 =
327 °C é de 80%. Qual é o P 2?
(A) 540 kPa (B) 680 kPa (C) 720 kPa (D) 780 kPa
Equações úteis na prova sem consulta (use esta página para fazer seus cálculos)
(gás ou vapor)
(líquido)
(sólido ou líquido)
(gás)
máx (^) máx
se
Prova 3 (Esta prova abrange os Capítulos 8, 9 e 12)
Nome ______________________
1. Os ciclos de potência são idealizados. Qual dos itens a seguir não é uma idealização?
(A) O atrito está ausente. (B) A transferência de calor não ocorre entre uma diferença de temperatura finita. (C) Os tubos que conectam os componentes são isolados. (D) Quedas de pressão nos tubos são ignoradas.
2. Na análise do ciclo de potência de Otto, qual dos itens a seguir não é um pressuposto?
(A) O processo de combustão é um processo de pressão constante. (B) Todos os processos são processos de quase-equilíbrio. (C) O processo de descarga é substituído por um processo de rejeição de calor. (D) Pressupõe-se que os calores específicos são constantes.
3. As temperaturas em um ciclo de Carnot usando ar são 300 K e 900 K. Existe uma pressão de 100 kPa
no estado 1, 4677 kPa no estado 2 e 2430 kPa no estado 3. Calcule a pressão no estado 4, pressupondo
calores específicos constantes.
(A) 82 kPa (B) 75 kPa (C) 52 kPa (D) 47 kPa
4. Calcule o trabalho líquido para o ciclo de Carnot da Pergunta 3.
(A) 113 kJ / kg (B) 168 kJ / kg (C) 198 kJ / kg (D) 236 kJ / kg
5. Calcule a adição de calor para o ciclo de Carnot da Pergunta 3.
(A) 169 kJ / kg (B) 198 kJ / kg (C) 232 kJ / kg (D) 277 kJ / kg
6. As quatro temperaturas em um ciclo de Otto usando ar são T 1 = 300 K, T 2 = 754 K, T 3 = 1600 K e T 4
= 637 K. Se P 1 = 100 kPa, determine P 2. Pressuponha calores específicos constantes.
(A) 2970 kPa (B) 2710 kPa (C) 2520 kPa (D) 2360 kPa
7. Determine o calor adicionado para o ciclo de Otto da Pergunta 6.
(A) 930 kJ / kg (B) 850 kJ / kg (C) 760 kJ / kg (D) 610 kJ / kg
7. Determine a razão de compressão para o ciclo de Otto da Pergunta 6.
(A) 11 (B) 10 (C) 9 (D) 8
9. As quatro temperaturas de um ciclo Brayton são T 1 = 300 K, T 2 = 500 K, T 3 = 1000 K e T 4 = 600 K.
Calcule o calor adicionado. Pressuponha calores específicos constantes.
(A) 200 kJ / kg (B) 300 kJ / kg (C) 400 kJ / kg (D) 500 kJ / kg
10. Calcule a razão de compressão para o ciclo Brayton da Pergunta 9.
(A) 2 (B) 4 (C) 6 (D) 8
11. Calcule a razão de consumo de trabalho do ciclo Brayton da Pergunta 9.
(A) 0,8 (B) 0,7 (C) 0,6 (D) 0,
12. Um regenerador ideal é adicionado ao ciclo Brayton da Pergunta 9. Calcule η R η / B, onde η R é a eficiên-
cia do ciclo com o regenerador e η B é a eficiência do ciclo sem o regenerador.
(A) 1,2 (B) 1,25 (C) 1,3 (D) 1,
13. A alta pressão e a baixa pressão em um ciclo de Rankine ideal são 10 MPa e 20 kPa. Se a alta tempe-
ratura do vapor é 600 °C, o valor mais próximo da entrada de calor é:
(A) 3375 kJ / kg (B) 3065 kJ / kg (C) 2875 kJ / kg (D) 2650 kJ / kg
14. Determine o resultado da turbina do ciclo de Rankine da Pergunta 13.
(A) 1350 kJ / kg (B) 1400 kJ / kg (C) 1450 kJ / kg (D) 1500 kJ / kg
15. O vapor no ciclo de Rankine da Pergunta 13 é reaquecido a 4 MPa e 600 °C. O valor mais próximo da
entrada de calor total é:
(A) 3850 kW / kg (B) 3745 kW / kg (C) 3695 kW / kg (D) 3625 kW / kg
16. Se = 2400 kg / min, qual é a potência necessária da bomba para o ciclo de Rankine da Pergunta 13?
(A) 1580 kW (B) 1260 kW (C) 930 kW (D) 730 kW
17. Dado que T = 25 °C e φ = 100%, determine. Pressuponha P atm = 100 kPa. (Use equações.)
(A) 0,0208 (B) 0,0206 (C) 0,0204 (D) 0,
18. Dado que T = 25 °C e = 0,015, calcule φ. Pressuponha P atm = 100 kPa. (Use equações.)
(A) 72,3% (B) 72,9% (C) 73,6% (D) 74,3%
19. Ar a 5 °C e 90% de umidade é aquecido até 25 °C. Determine a umidade final.
(A) 20% (B) 25% (C) 30% (D) 35%
20. Ar a 35 °C e 70% de umidade em uma sala de 3 m por 10 m por 20 m é resfriado até 25 °C e 40%
umidade. Quanta água é removida?
(A) 14 kg (B) 12 kg (C) 10 kg (D) 8 kg
Respostas da Prova 3
e
água
e
entra
Prova Final (Esta prova abrange o material das provas de três horas)
Nome ______________________
1. Selecione o enunciado correto para um líquido.
(A) A entalpia depende apenas da pressão. (B) A entalpia depende apenas da temperatura. (C) O volume específico depende apenas da pressão. (D) A energia interna depende apenas da temperatura.
2. O vapor é expandido a uma temperatura constante de 50 °C de 100 kPa para 10 kPa. Selecione o dia-
grama correto.
3. Em um processo de quase-equilíbrio,
(A) a pressão permanece constante. (B) a pressão varia com a temperatura. (C) a pressão é constante em todas as partes em um determinado instante. (D) a força da pressão resulta em uma entrada de trabalho positiva.
4. Qual dos seguintes enunciados da primeira lei está errado?
(A) A variação da energia interna é igual ao trabalho do sistema para um processo adiabático. (B) A transferência de calor é igual à variação da entalpia para um processo adiabático. (C) A transferência de calor é igual ao trabalho de quase-equilíbrio de um sistema para um processo de volume constante no qual a energia interna permanece constante. (D) A transferência de calor líquida é igual ao resultado de trabalho para um motor que opera em um ciclo.
5. Qual dos seguintes enunciados sobre trabalho para um processo de quase-equilíbrio está errado?
(A) O trabalho é a energia atravessando uma fronteira. (B) A diferencial do trabalho é inexata. (C) O trabalho é a área sob a curva no diagrama P-T. (D) O trabalho é uma função de trajetória
6. O valor mais próximo da pressão manométrica a uma profundidade de 20 m de água é:
(A) 100 kPa (B) 200 kPa (C) 300 kPa (D) 400 kPa
20. R134a entra em uma válvula de expansão como líquido saturado a 16 °C e sai a − 20 °C. Sua quali-
dade é:
(A) 0,3 (B) 0,26 (C) 0,22 (D) 0,
21. O trabalho necessário para comprimir 1 kg / s de ar adiabaticamente em um compressor de escoamen-
to em regime permanente é:
(A) 180 kW (B) 130 kW (C) 90 kW (D) 70 kW
22. 200 kJ / kg de calor são adicionado ao ar em um trocador de calor de escoamento em regime perma-
nente. O aumento da temperatura é:
(A) 200 °C (B) 220 °C (C) 240 °C (D) 260 °C
23. Um boca acelera o ar de 10 m / s para 800 m / s. O valor mais próximo da elevação da temperatura é:
(A) 200 °C (B) 240 °C (C) 280 °C (D) 320 °C
24. A variação líquida da entropia no universo durante um processo é:
(A) zero (B) igual ou maior do que zero (C) igual ou menor do que zero (D) indefinida
25. Um processo isentrópico:
(A) é adiabático e reversível. (B) é reversível, mas pode não ser adiabático. (C) é adiabático, mas pode não ser reversível. (D) é sempre reversível.
26. Quais dos seguintes enunciados da segunda lei está errado?
(A) O calor sempre é rejeitado de uma máquina térmica. (B) A entropia de um processo isolado deve permanecer constante ou aumentar. (C) A entropia de um bloco de cobre quente diminui à medida que ele esfria. (D) É preciso fornecer trabalho para que a energia seja transferida de um corpo frio para um corpo quente.
27. Um inventor afirma que extrai 100 kJ de energia de água do mar a 30 °C e gera 7 kJ de calor enquanto
rejeita 93 kJ para um estrato de 10 °C. O plano falha porque:
(A) a temperatura da água do mar é baixa demais. (B) esta é uma máquina de moto perpétuo. (C) ela viola a primeira lei. (D) ela viola a segunda lei.
28. Dada a relação de entropia Δ s = C p ln T 2 / T 1 , para qual dos itens a seguir ela é incorreta?
(A) Ar, P = const. (B) Água (C) Um reservatório (D) Cobre
29. O resultado de potência máximo de um motor operando entre 600 °C e 20 °C se a entrada de calor é
100 kJ / s é:
(A) 83,3 kW (B) 77,3 kW (C) 66,4 kW (D) 57,3 kW
30. Dez quilogramas de ferro a 300 °C são resfriados em um volume grande de água e gelo. Se C ferro =
0,45 kJ / kg.K, o valor que mais se aproxima da variação líquida da entropia é:
(A) 0,41 kJ / kg (B) 0,76 kJ / kg (C) 1,20 kJ / kg (D) 1,61 kJ/kg
31. Um fazendeiro possui um tanque de ar pressurizado a 2000 kPa e 20 °C. Calcule a temperatura de
saída em uma válvula, pressupondo escoamento isentrópico.
(A) − 150 °C (B) − 120 °C (C) − 90 °C (D) − 40 °C
32. Três temperaturas em um ciclo diesel são T 1 = 300 K, T 2 = 950 K, T 3 = 2000 K. Determine a entrada
de calor, pressupondo calores específicos constantes.
(A) 1150 kJ / kg (B) 1050 kJ / kg (C) 950 kJ / kg (D) 850 kJ / kg
33. O valor mais próximo da razão de compressão para o ciclo diesel da Pergunta 32 é:
(A) 19,8 (B) 18,4 (C) 17,8 (D) 17,
34. O valor mais próximo da temperatura T 4 para o ciclo diesel da Pergunta 32 é:
(A) 950 K (B) 900 K (C) 850 K (D) 800 K
35. Calcule q B em kJ / kg:
(A) 3400 (B) 3200
(C) 2900 (D) 2600
36. Calcule em kJ / kg:
(A) 20 (B) 30
(C) 40 (D) 50
37. Calcule em kJ / kg:
(A) 1000 (B) 950
(C) 925 (D) 900
38. O valor mais próximo da eficiência da turbina é:
(A) 67% (B) 69% (C) 72% (D) 75%
39. O fluxo de massa do condensador que resfria água se Δ T = 30 °C e vapor = 50 kg / s é:
(A) 1990 kg / s (B) 1920 kg / s (C) 1840 kg / s (D) 1770 kg / s
40. Usando equações, calcule a máxima umidade específica possível se T = 30 °C. ( P = 100kPa.)
(A) 0,0273 (B) 0,0274 (C) 0,0275 (D) 0,
41. A temperatura externa é 35 °C. Um pano molhado, afixado ao bulbo de um termômetro, lê 28 °C com
o ar soprando sobre si. Calcule a umidade.
(A) 50% (B) 55% (C) 60% (D) 65%
42. Ar externo a 10 °C e 100% de umidade é aquecido até 30 °C. Quando calor é necessário se ar =
10 kg / s?
(A) 185 kJ / s (B) 190 kJ / s (C) 195 kJ / s (D) 205 kJ / s
Caldeira Turbina
Bomba
Condensador
Água de resfriamento
Perguntas 35-
Soluções da Prova Final
A pressão varia linearmente de cima para baixo. Assim, use a pressão média no centro.
Interpole:
Da última linha, U 1 = 10. Da primeira linha, 40 -- W = 30 -- 10.
média centro
Logo, ela viola a segunda lei.
onde
De acordo com o diagrama psicrométrico,
usando no diagrama psicrométrico.
entra líquido
máx
máx
