Perito Criminal (área 10) IGP/RS – questões de Termodinâmica resolvidas – Tem recurso!

Concurso do Instituto Geral de Perícias do Rio Grande do Sul (IGP-RS)

Questões resolvidas de Termodinâmica para o cargo de Perito Criminal: Área 10 – Química/ Engenharia Química

Olá, amigos!

Para quem não me conhece, me chamo Victor Augusto e sou professor do Estratégia para as disciplinas de Engenharia Química. Neste para concurso para Perito Criminal do IGP-RS fiquei responsável pelo conteúdo de Termodinâmica e por isso vou comentar as questões da prova sobre o tema! Inclusive, vejo duas questões com possibilidade de anulação!!! Se você prestou esse concurso recomendo demais a leitura deste artigo.

A banca responsável foi a FUNDATEC e você pode encontrar o edital para os cargos de Perito Criminal AQUI.

Questão 76

Em relação a um ciclo consistindo em uma pressão constante, um volume constante e dois processos isentrópicos, analise as assertivas abaixo:

I. Ciclo de Carnot.

II. Ciclo de Stirling.

III. Ciclo Otto.

IV. Ciclo Diesel.

Quais estão corretas?

A) Apenas I.

B) Apenas IV.

C) Apenas II e III.

D) Apenas I, II e III.

E) I, II, III e IV.

Recurso:

Essa é justamente uma das questões polêmicas, pois o edital não trazia o tema “Ciclos Termodinâmicos” explicitamente. Os seguintes tópicos foram listados pela banca para a área 10 (QUÍMICA / ENGENHARIA QUÍMICA):

2. Físico-Química: 2.1 soluções e misturas 2.2 propriedades coligativas 2.3 termodinâmica: entropia e energia livre de Gibbs 2.4 equilíbrio e cinética química 2.5 leis empíricas e mecanismos 2.6 propriedades dos gases 2.7 eletroquímica 2.8 corrosão.

9. Termodinâmica: Temperatura; Calor; Teoria cinética dos gases;

Entretanto, para a área 7 (ENGENHARIA MECÂNICA), o tópico de ciclos termodinâmicos FOI LISTADO:

9. Termodinâmica: Transformações em gases ideais. Entropia. Psicrometria. Ciclos termodinâmicos. 

Ou seja, como o candidato ao cargo da área 10 poderia se preparar para a prova se parte do conteúdo foi omitido? Por isso vejo nesta questão uma excelente oportunidade de recurso! Recomendo fortemente o envio desta argumentação. Lembrando que o período de recebimento vai até dia 13/07.

Resolução:

Agora partindo efetivamente para a resolução da questão, vemos que o único ciclo que se encaixa na descrição é Diesel, que pode ser analisado no diagrama PV a seguir:

• 1 → 2 : Compressão isentrópica
• 2 → 3 : Fornecimento de calor a pressão constante (isobárico)
• 3 → 4 : Expansão isentrópica
• 4 → 1 : Cedência de calor a volume constante (isocórica)

Ou seja, o gabarito é de fato a alternativa B. Entretanto, é possível a anulação!

GABARITO: B

Questão 77

Qual das seguintes medidas aumentará o volume de um gás real por quatro vezes?

A) Duplicando a temperatura absoluta, bem como a pressão do gás.

B) Duplicando a pressão absoluta, mas não alterando a temperatura.

C) Reduzindo a pressão para um quarto à temperatura constante.

D) Reduzindo a temperatura para um quarto à pressão constante.

E) Reduzindo a temperatura para metade e dobrando a pressão.

Resolução:

Sabemos que um gás ideal se comporta de acordo com a equação de estado:

PV = nRT

Já um gás real não tem um modelo preciso para descrevê-lo. Existem várias equações de estado que tentam reproduzir o comportamento de um gás real, sendo que uma das mais básicas e conhecidas é de van der Waals. Seria muito difícil de resolver essa questão usando uma equação de estado para gases reais, assim, como também não é fornecido nenhum modelo, adotaremos o próprio modelo do gás ideal. Isolando o volume:

V = nRT/P

Vou denotar o volume após o processo por V’.Para aumentarmos o volume V em 4 vezes devemos obter:

V’=4V = 4 nRT/P

Dentre as opções apresentadas, a única que realiza o proposto pelo enunciado é a alternativa C, pois:

V’ = nRT/(1/4)P = 4 nRT/P

GABARITO: C

Questão 78

Em relação à quantidade de calor necessária para elevar a temperatura da massa unitária de gás através de um grau a volume constante, analise as assertivas abaixo e assinale V, se verdadeiras, ou F, se falsas.

( ) Calor específico a volume constante.

( ) Calor específico a pressão constante.

( ) Kilo Joule.

A ordem correta de preenchimento dos parênteses, de cima para baixo, é:

A) F – F – V.

B) F – V – V.

C) V – V – V.

D) V – F – F.

E) V – V – F.

Resolução:

O calor envolvido em um processo a volume constante por ser avaliado por:

Cv = Q/ΔT

Onde Cv é o calor específico (ou capacidade calorífica) a volume constante. Ou seja, podemos calcular Q por:

Q = Cv x (ΔT)

Sendo o incremento de temperatura no valor de 1 grau, teremos: ΔT = 1. Nos resta então que o calor trocado nesse processo é igual a:

Q = Cv

Por isso, somente o primeiro item está correto e os demais errados (V – F – F).

GABARITO: D

Questão 79

Um processo no qual a temperatura da substância de trabalho permanece constante durante a sua expansão ou compressão é chamado processo:

A) Isotérmico.

B) Hiperbólico.

C) Adiabático.

D) Politrópico.

E) Isocórico.

Resolução:

Questão bem simples, pois um processo no qual a temperatura do sistema permanece constante é denominado Isotérmico. “Iso”, do grego, significa igual. Portanto, a temperatura permanece a mesma neste tipo de processo.

GABARITO: A

Questão 80

O aumento na entropia de um sistema representa:

A) Aumento da disponibilidade de energia.

B) Aumento da temperatura.

C) Diminuição da pressão.

D) Degradação da energia.

E) Degradação do Volume.

Resolução:

A segunda lei da termodinâmica nos trás a definição de entropia, que pode ser definida matematicamente por:

ΔS = ∫ Qrev/T

Onde Qrev é o calor trocado para um processo reversível. O gabarito da banca leva a pensar que: se a entropia aumenta, significa que o sistema recebeu calor e por isso teve um aumento da disponibilidade de energia (alternativa A). Entretanto, na minha opinião, nem sempre um aumento de entropia pode não significar isso! Vamos desenvolver o raciocínio com um estudo de caso:

Veja que essa equação é valida para um processo reversível. Para o caso de uma compressão ou expansão adiabática reversível teremos ΔS =0, pois não há calor trocado no processo. Mas, com  embasamento da segunda lei da termodinâmica, se esse processo de expansão/compressão adiabática for irreversível, ele apresentará um aumento na entropia, pois processos da vida real são irreversíveis e não conseguem o máximo aproveitamento da energia! Ou seja, pode-se dizer que há uma dissipação da energia, visto que o trabalho produzido é menor do que o teoricamente possível!

Recomendo fortemente também recurso para essa questão. Inclusive, esse estudo de caso é apresentado em:

KORETSKY, M.D., 2007. Termodinâmica para Engenharia Química, 2ª edição, LTC Editora S.A., Rio de Janeiro, RJ;

No capítulo 3, seção 3.3. Esta é uma das fontes bibliográficas apresentadas pela banca! Então pode ser muito bem explorado na elaboração do seu recurso. Você pode ler mais sobre o assunto nas notas de aula do curso de Termodinâmica do MIT, com destaque para a equação 6..5:

dS(sistema) = dS(transferência de calor) + dS(gerada)

Se não há transferência de calor, a entropia do sistema aumenta unicamente devido a entropia gerada devido a dissipação da energia. Então não podemos falar em aumento na disponibilidade de energia!

Pessoal, espero que esse artigo possa ajudar no preparo para concursos, ou até mesmo garantir uns pontos a mais se você prestou esse exame! Qualquer crítica ou dúvida podem deixar um comentário neste artigo!

Abraço,

Victor Augusto Sousa