Prova Petrobras 2011 Resolvida 1a1n30

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ENGENHEIRO(A) DE EQUIPAMENTOS JÚNIOR - MECÂNICA

PROVAS ANTERIORES RESOLVIDAS

PETROBRAS – Fevereiro 2011 - CESGRANRIO

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 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 𝑤 do compressor, em 𝑘𝑊, vale

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(A) 10 (B) 22 (C) 40 (D) 82 (E) 100 RESPOSTA 1

Sabemos que: Q − W = m h2 − h1 + g z2 − z1 + 2 υ2 2 − υ1 2 0, variação de energia potencial desprezível

0, variação de energia cinética desprezível

⇒ Q − W = m h2 − h1 I Q= q∗m vazão mássica

Foram dados: m = 0,1

Kg

kJ

kJ

q = −20 Kg

S

h1 = 300 Kg

kJ

h2 = 500 Kg

perda de calor

Logo; substituindo em I : −20 ∗ 0,1 − W = 0,1 500 − 300 J

−W = 22 k S = 22 kW ⇒ W = 22 kW

Alternativa

B

QUESTÃO 23 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

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RESPOSTA Temos: P1 = 0,5 MPa

T1 = 500 K

P2 = 400 kPa

𝑉 = 𝑉1 = 𝑉2 = 0,9𝑚3 (Tanque Rígido) kJ

T2 =?

R = 0,3 Kg K

Sabemos que: PV = m R T ⇒ P1 V1 = m1 R T1 ⇒ 0,5. 106 . 0,9 = m1 . 0,3. 103 . 500 ⇒ m1 = 3 Kg m2 = m1 − 0,5 ⇒ m2 = 2,5 Kg vazamento P2 V2 = m2 R T2 ⇒ 400. 103 . 0,9 = 2,5.0,3. 103 . T2 ⇒ T2 = 480 K

Alternativa C

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 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 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 Qq

1

μ

f

30

1

Sabe-se que: COPbomba = W = 1−T /T ⇒ W = 1−279 calor

q

μ

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 Qf 1 1 = = Q q −Q = T q f W Qq − Qf −1 Qf

Tf

Nas condições do exercício: Tq = 7 + 273 = 280 K

Tf = −33 + 273 = 240 K

1

Logo: 𝐶𝑂𝑃𝑟𝑒𝑓𝑟𝑖𝑔𝑒𝑟𝑎𝑑𝑜𝑟 = 280 −1 = 6 𝐶𝑎𝑟𝑛𝑜𝑡

240

Máximo possível

Como a inversão do pesquisador apresenta 𝐶𝑂𝑃 = 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 > 𝑉el 1

na direção do

escoamento. Alternativa A

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