Questões de Concurso

Uma esfera de aço (k=50 W/(m.K)) de 20 cm de diâmetro está inicialmente a 100 °C. Ela é subitamente exposta a um ambiente com temperatura de 20 °C e coeficiente de convecção de 5 W/(m2 .K). Portanto, o número de Biot é:

Uma aleta retangular de cobre (k=400 W/(m.K)), com 1 mm de espessura e comprimento de 50 mm, é exposta a um ambiente com coeficiente de convecção de 20 W/(m² .K). A temperatura da base da aleta é 100 ºC e a temperatura ambiente é 0 ºC. Por unidade de largura, a taxa de transferência de calor da aleta, se ela for considerada “muito longa” (infinita), é:

Obs.: Considere que a espessura é desprezível no cálculo do perímetro.

Um recipiente rígido e isolado termicamente contém 4 kg de água a 50 °C. Uma pá misturadora trabalha no interior do recipiente, elevando a temperatura da água para 60 °C. Considerando que a água tem calor específico de 4,0 kJ/(kg.K), o trabalho realizado pela pá misturadora, em kJ, é:

Em um ciclo Rankine com reaquecimento, o vapor superaquecido entra na turbina de alta pressão a 8 MPa e 400 ºC, com entalpia de 3130 kJ/kg e entropia de 6,45 kJ/(kg.K). Ele se expande isentropicamente até 1 MPa, em que sua entalpia é 2700 kJ/kg. É reaquecido a 1 MPa até 400 ºC, atingindo entalpia de 3260 kJ/kg e entropia de 7,55 kJ/(kg.K). Em seguida, expande-se isentropicamente na turbina de baixa pressão até 10 kPa. No estado saturado a 10 kPa, a entalpia e a entropia do líquido saturado são de 190 kJ/kg e 0,65 kJ/(kg.K), respectivamente, as do vapor saturado são de 2590 kJ/kg e 8,15 kJ/(kg.K), respectivamente, e o volume específico do líquido saturado é de 0,001 m3 /kg.
Considerando as informações apresentadas, a potência gerada líquida do ciclo, em kW, para um fluxo de massa de vapor gerado na caldeira de 1 kg/s, é:

Um refrigerador de Carnot opera entre dois ambientes: um a −23 ºC e outro a 27 ºC. Se a potência de entrada para o refrigerador é de 2 kW, então a taxa de remoção de calor do espaço refrigerado, em kW, é:

(Use 0 ºC = 273 K)