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Cesgranrio · Petrobras · Técnico(a) de Operação Júnior · 2017 · questão 44

Cesgranrio Petrobras 2017 Física · Ciclos térmicos aplicados

Questão 44

Figura da prova, arquivo q44_fig01.png

A Figura acima é compatível com uma máquina térmica que se constitui de

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Resposta da banca: E

Resolução comentada

Situar o problema antes de resolver.

Assunto

Ciclo no T × S dentro do domo: sentido anti-horário é refrigeração, e duas subidas com degrau entre elas são dois estágios de compressão.

Objetivo

Identificar a máquina pelo desenho. O que está em jogo é o sentido do ciclo e o par de compressões com resfriador intermediário.

Conceitos para revisar

Sentido do ciclo

Máquina que produz trabalho gira em sentido horário no T × S; refrigerador e bomba de calor, anti-horário. O ciclo da figura sobe pela direita e desce pela esquerda: anti-horário.

\[\text{anti-horário} \Rightarrow \text{refrigeração}\]
exclui Rankine e Carnot motor

Compressão em dois estágios

Duas subidas quase verticais, com um trecho descendo entre elas: comprime, resfria, comprime de novo. É o resfriador intermediário.

\[\text{compressão, resfriamento, compressão}\]
à direita do domo

Preparar o terreno antes de resolver.

A figura da prova

Diagrama T × S com o domo de saturação. Um ciclo tracejado: embaixo, uma seta para a direita dentro do domo, a evaporação; à direita, sobe fora do domo, desce um pouco, e sobe de novo, duas compressões com resfriamento entre elas; em cima, uma seta para a esquerda, a condensação; à esquerda, desce até o patamar de baixo.

Dados

GrandezaValor
Diagrama temperatura por entropia, com a curva de saturação em domo
Ciclo tracejado com setas: patamar baixo para a direita, duas subidas com degrau, patamar alto para a esquerda, descida
Pergunta que máquina o desenho representa

Conversões

Nenhuma: a questão é de leitura.

Estratégia

  1. Sentido anti-horário: refrigeração.
  2. Duas compressões com resfriador entre elas.

Agora sim, resolver.

Passos lógicos

A resolução tem 3 passos. Revele um de cada vez e, antes de abrir cada um, tente prever a linha de raciocínio.

1

Sentido

Evaporação embaixo para a direita, condensação em cima para a esquerda: anti-horário, refrigeração. Caem Rankine e Carnot motor.

\[\text{elimina (A), (B), (D)}\]
2

Dois estágios

Duas subidas com um degrau de resfriamento: dois compressores com resfriador entre eles. Não são dois Carnot reversos.

\[\text{elimina (C)}\]
3

Responder

(E).

\[(E)\]

Resposta

\[\text{refrigeração em dois estágios com resfriador intermediário}\]
Alternativa E

Acelerar, conferir e escapar da armadilha.

Como resolver rápido

É leitura de diagrama, sem conta; o sentido do ciclo já decide quase tudo.

\[\text{anti-horário + dois estágios de compressão}\]
\[\text{(E)}\]

Avaliar a coerência

1Rankine e Carnot motor giram no sentido horário

O ciclo é anti-horário. Elimina (A), (B) e (D). Atalho mental.

2Carnot não tem degrau de resfriamento

As compressões de Carnot são isentrópicas puras. Elimina (C), confirma (E).

Cuidado com a pegadinha

Ler o ciclo como gerador de potência

Quem vê turbinas e aquecedor na (B) e marca sem conferir o sentido das setas.

A banca ofereceu descrições de ciclos motores. As setas da figura giram ao contrário.

AntídotoSiga as setas: evapora embaixo indo para a direita é refrigeração.