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ENGENHEIRO(A)) DE EQUIPAMENTOS JÚNIOR - MECÂNICA ENGENHEIRO(A
PROVAS ANTERIORES RESOLVIDAS
– Fevereiro 2011 - CESGRANRIO PETROBRAS –
Besaleel Ferreira de Assunção Júnior Rafael Chiaradia Almeida
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CONHECIMENTOS ESPECÍFICOS QUESTÃO 21
Um grupo de estudos buscou nas tabelas de um livro de termodinâmica o valor da energia interna de uma determinada substância que se encontra no estado de vapor superaquecido. O grupo obteve a informação de que alguns livros não fornecem os valores da energia interna específica u na região do vapor superaquecido, uma vez que essa propriedade pode ser rapidamente calculada por meio de uma expressão que utiliza outras propriedades fornecidas na tabela. O grupo verificou que esse era o caso. Considerando h como a entalpia, p a pressão e v o volume específico, o grupo aplicou, para obter u, a expressão (A) u = v – hp (B) u = p + hv (C) u = p – hv (D) u = h + pv (E) u = h – Pv
RESPOSTA
É sabido que: h = μ + pυ Logo: μ = h − pυ Alternativa E QUESTÃO 22
Um compressor que opera em regime permanente é alimentado com ar a pressão 1 e a temperatura 1 , descarregando o fluido a 2 e 2 . O fluxo de massa de ar é de ocorrendo uma perda de calor de 20 J/ durante o processo. Considerando desprezíveis as variações das energias cinética e potencial, a entalpia, na entrada do compressor, como 300 J/ e, na saída como 500 J/, a 0,1
/ ,
potência do compressor, em , vale
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(A) 10 (B) 22
(C) 40 (D) 82 (E) 100 RESPOSTA
= m h2 − h1 + gz2 − z1 + 2 υ2 2 − υ1 2 Sabemos que: Q − W 1
0, variação de energia potencial desprezível
⇒ Q − W = m h − h I = q ∗ m Q 2
0, variação de energia cinética desprezível
1
vazão mássica
= 0,1 Foram dados: m
Kg S
Logo; substituindo em I:
q=
−20
k J Kg
h1 = 300
k J Kg
h2 = 500
k J Kg
perda de calor
−20 ∗ 0,1 − W = 0,1500 − 300 −W = 22 k J = 22 kW ⇒ W = 22 kW
Alternativa B
S
QUESTÃO 23
Um tanque rígido de 0,9 3 contém um gás ideal a
1
= 0,5
Após um vazamento de 0,5 do gás, chegou-se
= 0,3
e = 500 . a = 400 . 1
2
/. , a temperatura , em , vale 2
(A) 260 (B) 400 (C) 480
(D) 2.400 (E) 3.000
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RESPOSTA
Temos: P1 = 0,5 MPa
= =
T1 = 500 K
P2 = 400 kPa
1
2
T2 =?
= 0,9
R = 0,3
3
(Tanque Rígido)
k J Kg K
Sabemos que: PV = m R T
⇒PV
1 1
= m1 R T1
m2 = m1
⇒ 0,5. 10 . 0,9 = m . 0,3. 10 . 500 ⇒ m 6
− 0,5 ⇒ m
2
3
1
1
= 3 Kg
= 2,5 Kg
vazamento P2 V2 = m2 R T2
⇒ 400. 10 . 0,9 = 2,5.0,3. 10 . T ⇒ T 3
3
2
2
Alternativa C
= 480 K
QUESTÃO 24
Um laboratório de uma universidade situada em um país frio deve ser mantido a 37
℃, com o auxílio de uma bomba de calor. Quando a temperatura do exterior cai para 6 ℃, a taxa de energia perdida do laboratório para o exterior corresponde a 30 . Considerando-se regime permanente, a potência elétrica mínima necessária para acionar a bomba de calor, vale, em , aproximadamente (A) 0,3 (B) 3
(C) 25 (D) 250 (E) 300 RESPOSTA Tq = Temperatura da Fonte Quente = 37 + 273 = 310 K Tf = Temperatura da Fonte Fria = 6 + 273 = 279 K Q q = Calor a ser fornecido para o corpo quente (laboratório) = 30 kW
Q
1
Sabe-se que: COPbomba = Wq = 1−T /T μ f q calor
⇒
30 Wμ
=
1
−279
1 300
Coeficiente de Performance
Logo: Wμ = 3 kW
Alternativa B
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QUESTÃO 25
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 ℃, enquanto o ambiente externo está a 7 ℃. 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. RESPOSTA
Sabemos que um refrigerador de Carnot possui o maior coeficiente de desempenho (COP) possível. COPrefrigerador = Carnot
Qf W
=
Qf Qq
−Q
f
=Q
1 q
−Q f
Q f
=T
1 q
T f
−1
Nas condições do exercício: Tq = 7 + 273 = 280 K
Tf =
−33 + 273 = 240 K
Logo: = 280 −1 = 6 240 1
Máximo possível
Como a inversão do pesquisador apresenta = 5,5, logo é possível. Alternativa D
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QUESTÃO 26
Escoamento supersônico
Em um escoamento supersônico divergente, conforme a figura acima, tem-se (A) diminuição da pressão e aumento da velocidade.
(B) diminuição da pressão e diminuição da velocidade. (C) aumento da pressão e aumento da velocidade. (D) aumento da pressão e diminuição da velocidade. (E) pressão e velocidade constantes. RESPOSTA
Sabemos que:
Logo, num escoamento supersônico divergente (bocal), há uma diminuição da pressão P2 < P1 e aumento da velocidade Vel 2 > el 1 na direção do escoamento. Alternativa A
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