[PORTFÓLIO] [ROTEIRO DE AULA PRÁTICA DE TERMODINÂMICA] [RESOLVIDO]

NOME DA DISCIPLINA: TERMODINÂMICA

Unidade: U1_INTRODUÇAO AOS CONCEITOS FUNDAMENTAIS DA TERMODINÂMICA

Aula: A1_ CONCEITOS INTRODUTÓRIOS E DEFINIÇÕES EM TERMODINÂMICA

Tempo previsto de execução de aula prática: 2h

OBJETIVOS

Definição dos objetivos da aula prática:

A temperatura é uma grandeza que representa a medida do grau de agitação térmica das

moléculas de um corpo, e sua medição precisa é fundamental em diversas aplicações científicas

e industriais. Esta prática tem por objetivo que você aprenda a estabelecer a relação entre um

termômetro a álcool e um termoscópio, utilizar diferentes escalas termométricas, e aplicar esses

conceitos na calibração de termômetros. Além disso, você será capaz de coletar e interpretar

dados experimentais, construir gráficos que representem a relação entre temperatura e altura da

coluna líquida, e entender a importância dessas medições em contextos reais de engenharia e

ciências aplicadas.

SOLUÇÃO DIGITAL (OBRIGATÓRIO SE HOUVER - APARECER PARA TODOS)

Infraestrutura mínima necessária para execução.

O Laboratório Virtual é acessado via AVA do aluno. Recomenda-se utilizar o Google Chrome para

Windows 10 e o Mozilla Firefox para Windows 7, ambos atualizados. Além disso, é essencial uma

conexão de internet estável, com um bom teste de velocidade.

EQUIPAMENTO DE PROTEÇÃO INDIVIDUAL (EPI) (CAMPO OBRIGATÓRIO – APARECER

PARA TODOS)

Por se tratar de uma prática simulada, não são necessários equipamentos de proteção individual

para o uso do ambiente virtual. Entretanto, durante os procedimentos práticos dentro do

laboratório virtual, o aluno precisará equipar os EPIs.

PROCEDIMENTOS PRÁTICOS (OBRIGATÓRIO – TODOS)

Procedimento/Atividade

Atividade proposta: Determinação da Equação Termométrica

Procedimentos para a realização da atividade:

Público3

Segurança do Experimento:

• Equipar EPIs virtuais (jaleco, óculos, máscara e luvas).

Marcando a Altura da Coluna Líquida I

• Coloque o termoscópio na posição vertical, com o bulbo para baixo, ao lado da

régua.

• Marque com a caneta a altura da coluna líquida.

• Anote a altura 𝒉𝟏 na Tabela 1

Medindo a Altura 𝒉𝟐

• Use a régua milimétrica para medir a altura 𝒉𝟐, da parte superior do bulbo até a

primeira marcação.

• Anote o valor na Tabela 1 para o estado térmico ambiente.

Medindo a Temperatura Ambiente

• Utilize o termômetro a álcool para medir a temperatura ambiente.

• Anote o valor na Tabela 1.

• Use o altímetro para encontrar a altitude do ambiente e anote.

Marcando a Altura da Coluna Líquida II

• Insira o bulbo do termoscópio no banho de gelo e aguarde até que a coluna líquida

estabilize (equilíbrio térmico).

• Retire o termoscópio e marque a altura da coluna líquida com a caneta.

• Meça a altura 𝒉𝟏 da segunda marcação e anote na Tabela 1 para o ponto do gelo.

Marcando a Altura da Coluna Líquida III

• Mantenha o bulbo do termoscópio no vapor da água em ebulição até atingir o

equilíbrio térmico.

• Retire o termoscópio do vapor e marque a altura da coluna líquida.

• Meça a altura 𝒉𝟑 da terceira marcação e anote na Tabela 1 para o ponto do vapor.

Medindo a Temperatura do Ponto do Vapor

• Utilize o termômetro a álcool para medir a temperatura do ponto do vapor.

• Anote o valor na Tabela 1.

Analisando os Resultados

• Complete a Tabela 1 com os dados obtidos.

• Verifique se as marcas feitas coincidem com as marcas de fábrica do termoscópio.

• Construa um gráfico da altura (h) em função da temperatura (°C) utilizando o

Teorema de Tales.

• Determine o coeficiente linear e angular da equação que representa essa relação.

• Ferva a água sem atingir a ebulição, insira o termoscópio na água, marque e meça

a altura da coluna.

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EXERCÍCIOS DA UNIDADE 1 [ALGORITMOS E LÓGICA DE PROGRAMAÇÃO] [RESOLVIDOS COM NOTA MÁXIMA]

[1] Na elaboração de algoritmos, dois formatos comuns são a descrição narrativa e os pseudocódigos. Compreender as características e aplicabilidade dessas abordagens é essencial para o desenvolvimento eficaz de programas. Nesse contexto, assinale a alternativa correta.

[2] A aplicação de algoritmos é utilizada em diversas áreas, desde a ciência da computação até a resolução de problemas cotidianos. Compreender sua importância é um dos papéis de profissionais de diversas áreas. Nesse contexto, assinale a alternativa que melhor expressa a relevância da utilização de algoritmos.

[3] A elaboração de algoritmos é uma etapa crucial no desenvolvimento de programas de computador. No contexto dessa elaboração, dois formatos são comumente utilizados: descrição narrativa e pseudocódigos. Considerando essa perspectiva, assinale a alternativa que melhor descreve a relação entre esses dois formatos.

[4] A programação de computadores envolve a manipulação de dados, e entender os conceitos fundamentais de variáveis, constantes e tipos de dados é crucial para o desenvolvimento de algoritmos eficientes. Considerando essa premissa, assinale a alternativa correta.

[5] A lógica, como disciplina fundamental na programação, possui características essenciais que impactam diretamente na criação de algoritmos e na resolução de problemas computacionais. Considerando essa premissa, e visando compreender a aplicação prática da lógica, assinale a alternativa correta.

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EXERCÍCIOS DA UNIDADE 2 [ALGORITMOS E LÓGICA DE PROGRAMAÇÃO] [RESOLVIDOS COM NOTA MÁXIMA]

[1] Analise a descrição a seguir: 

As propriedades de um algoritmo incluem a _______________, que significa que o algoritmo deve ser capaz de ser executado em um número finito de etapas. Assinale a alternativa que preencha corretamente a lacuna?

[2] Considere o seguinte trecho de código em Portugol.

caracter vogais[5] para i de 0 ate 4 faca     escreva("Digite uma vogal: ")     leia(vogais[i]) fimpara   escreva("As vogais informadas foram: ") para i de 0 ate 4 faca     escreva(vogais[i], " ") fimpara

Fonte: elaborado pelo autor.

Agora, assinale a alternativa que melhor descreve o que o trecho de código apresentado executa.

[3] Considere o seguinte trecho do código em Portugol.

caracter letras[4] = {'X', 'Y', 'Z', 'W'} para i de 0 ate 3 faca     se letras[i] = 'Z' entao         escreva("A letra 'Z' foi encontrada na posição: ", i+1)     fimse fimpara

Fonte: elaborado pelo autor.

Agora depois de analisar o código, assinale a alternativa correta.

[4] Analise a descrição a seguir:

Em uma estrutura de decisão simples, se a condição for _______________, o bloco de código dentro das chaves será executado.

[5] Você está tentando adivinhar um número entre 1 e 100. Então você cria uma estrutura enquanto-faça que permita ao jogador continuar adivinhando até acertar o número correto. Ao final, o programa imprimi quantas tentativas o jogador fez para acertar. Nesse contexto, assinale a alternativa correta.

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EXERCÍCIOS DA UNIDADE 3 [ALGORITMOS E LÓGICA DE PROGRAMAÇÃO] [RESOLVIDOS COM NOTA MÁXIMA]

[1] A atribuição múltipla permite atribuir valores a múltiplas variáveis em uma única linha de código, enquanto os operadores aritméticos são utilizados para realizar operações matemáticas em programação. Dessa maneira, analise o código a seguir:

a = 10; b = 5; c = 0;   c = a + b * 2

 Fonte: elaborado pelo autor.

Qual será o valor da variável 'c' após a execução desse código?

[2] Compiladores e interpretadores são ferramentas essenciais na execução de programas, cada um com seu papel no processo de transformação do código-fonte em instruções executáveis. Qual é a principal diferença entre compiladores e interpretadores?

[3] O ambiente de programação é fundamental para o desenvolvimento de software, proporcionando uma interface entre o programador e a máquina. Dessa maneira, em um ambiente de programação, qual é a função do compilador?

[4] A estrutura sequencial é um conceito fundamental na programação, onde as instruções são executadas em sequência.

#include <stdio.h> int main() {    int a = 5, b = 3, c;    c = a + b;    printf("%d", c);    return 0; }

Fonte: elaborado pelo autor.

Dessa maneira, qual é a saída do seguinte código em linguagem C?

[5] O operador de atribuição em programação é essencial para armazenar valores em variáveis, permitindo a manipulação de dados durante a execução do programa. Sendo assim, qual é a principal função do operador de atribuição em linguagem de programação?

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EXERCÍCIOS DA UNIDADE 4 [ALGORITMOS E LÓGICA DE PROGRAMAÇÃO] [RESOLVIDOS COM NOTA MÁXIMA]

[1] A recursividade é adequada para situações em que uma função chama a si mesma para resolver um problema de forma mais simples. Em relação à recursividade, analise a descrição a seguir: 

Uma função é __________ se ela chama a si mesma, e a chamada recursiva deve chegar a um caso __________ para evitar um loop infinito.

[2] Em linguagem C, para abrir um arquivo em modo de leitura, utiliza-se a função "fopen" com os parâmetros "nome_do_arquivo" e "modo_de_abertura". Para fechar um arquivo previamente aberto, utiliza-se a função "fclose" com o parâmetro "ponteiro_para_o_arquivo". Qual é a função utilizada para abrir um arquivo em modo de leitura em linguagem C?

[3] Em relação à atribuição de valores a matrizes, analise a situação a seguir. Considere a matriz M[3][3] e a seguinte atribuição de valores:

M[0][0] = 1; M[1][2] = 5;

Fonte: elaborado pelo autor.

Assinale a alternativa correta que representa a matriz após as atribuições:

[4] Vetores em linguagem de programação C são estruturas de dados que armazenam elementos do mesmo tipo de forma contígua na memória. Qual é a sintaxe correta para declarar um vetor de inteiros com 10 elementos em C?

[5] Analise a descrição a seguir sobre a manipulação de arquivos. Para escrever em um arquivo em C, utilizamos a função _______(), que recebe como parâmetros o ponteiro para o arquivo e a string a ser escrita. Já para ler de um arquivo em C, utilizamos a função _______(), que recebe como parâmetros o ponteiro para o arquivo e uma variável onde os dados serão armazenados. Assinale a alternativa que preencha corretamente as lacunas.

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AV2 - Circuitos Elétricos Avançados [RESOLVIDA COM NOTA MÁXIMA]

1) Um quadripolo é uma estrutura que possui dois acessos: um de entrada e outro de saída. Muitos equipamentos, dispositivos e configurações de componentes passivos podem ser representados através dos quadripolos. A configuração de entradas e saídas mostra intuitivamente que o quadripolo pode ser associado a uma representação matricial. Um transistor, por exemplo, apesar de possuir três terminais, é considerado um quadripolo, no qual um dos seus terminais é comum ao acesso de entrada e de saída. Dependendo da escolha das variáveis independentes, o quadripolo pode ser representado por vários tipos de matrizes, como por exemplo: impedância, admitância, híbrida e de transmissão.

Assinale a alternativa que apresenta a impedância sobre os quadripolos.

---

Alternativas:

• a)

  O parâmetro h é dado como a tensão e corrente de entrada em funções da corrente e tensão de saída.

• b)

  Os parâmetros híbridos também são conhecidos como parâmetros ABCD.

• c)

  A admitância y12 é chamada de admitância de entrada de curto-circuito.

• d)

  O parâmetro A de transmissão é chamado de admitância de transferência de circuito aberto

• e)

  A matriz impedância de um quadripolo é a inversa de sua matriz admitância.

  
  

2)

Existem casos em que os parâmetros de impedância não existam para um quadripolo. Assim, é preciso um outro modo alternativo para descrever o circuito como os parâmetros de admitância (Y). Os parâmetros Y são aqueles que relacionam as correntes de entrada e de saída em função das tensões de entrada e de saída. Esses parâmetros podem ser representados por condutâncias ou, no modelo mais geral, por admitâncias. 

Considerando as informações apresentadas, analise as afirmativas a seguir:

I. Em um quadripolo linear e sem fonte dependente, as admitâncias de transferência são iguais: y12 = y21.

II. Um circuito recíproco possui as admitância y12 e y21 iguais e possuem o circuito equivalente T.

III. As admitâncias y11 e y22  são chamadas de transadmitâncias de curto-circuito.

Considerando o contexto apresentado, é correto o que se afirma em:

---

Alternativas:

• a)

  II e III, apenas.

• b)

  I e III, apenas.

• c)

  III, apenas.

• d)

  II, apenas.

• e)

  I, apenas.

  
  

3)

Os parâmetros Y são chamados de parâmetros de admitância pois são formados por relações entre correntes e tensões, no qual as correntes de entrada (I1) e saída (I2) são variáveis dependentes e as tensões de entrada (V1) e de saída (V2) são variáveis independentes. Os coeficientes das variáveis independentes, V1 e V2, são chamados de parâmetros Y. Podemos calcular os dois parâmetros de admitância Y11 e Y21, fazendo um curto-circuito na porta 2 (porta de saída). Do mesmo modo, podemos calcular os outros dois parâmetros de admitância Y12 e Y22, fazendo um curto-circuito na porta 1 (porta de entrada). Assim, os parâmetros Y também são chamados de parâmetros de admitância de curto-circuito.

 Assinale a alternativa que apresenta corretamente a respeito do quadripolo que não apresenta fontes e que possui a seguinte matriz: .

---

Alternativas:

• a)

  O quadripolo não é passivo e não é reciproco.

• b)

  O quadripolo é simétrico e não é recíproco.

  
  
• c)

  O quadripolo é ativo e recíproco.

• d)

  O quadripolo é ativo, mas não é recíproco.

• e)

  O quadripolo é passivo e não é simétrico.

4)

A indutância mútua é o princípio básico de operação do transformador, motores, geradores e qualquer outro componente elétrico que interaja com outro campo magnético. Quando dois indutores ou bobinas estão próximos um dos outros, o fluxo magnético, gerado pelo fluxo de cargas, induz uma diferença de potencial na bobina vizinha. Este fenômeno é chamado de indutância mútua. Os indutores acoplados normalmente são limitados a aplicações no qual a corrente não é contínua, pois os seus enrolamentos se comportam como curtos-circuitos para corrente contínua. A indutância mútua sempre é positiva, porém, a tensão mútua pode ser tanto negativa quanto positiva, do mesmo modo que a tensão de autoindutância. Vale lembrar que, a unidade no SI da indutância é o Henry (H).

Dois indutores estão próximos entre si e possuem os seguintes valores de indutância: L1=5H e L2=4H. Diante disso, assinale a alternativa que apresenta corretamente o valor máximo da indutância mútua entre os indutores L1 e L2.

---

Alternativas:

• a)

  4,47.

  
  
• b)

  4.

• c)

  5.

• d)

  20.

• e)

  0,22.

5)

Um transformador de potência opera com altas tensões e correntes na rede em um sistema de potência. Esse tipo de transformador é utilizado principalmente para aumentar ou diminuir o nível de tensão entre o gerador e os circuitos de distribuição. Um transformador de potência possui dois ou mais enrolamentos que são acoplados magneticamente através de um núcleo. Uma corrente variável em um enrolamento cria um fluxo magnético variável no núcleo, o que induz uma tensão variável nos outros enrolamentos. A relação das tensões nos enrolamentos primário e secundário depende do número de espiras em cada enrolamento.

Assinale a alternativa que apresenta corretamente o valor da tensão de linha do primário para conexão estrela-estrela e para a conexão triângulo-triângulo de um transformador, cujo enrolamento primário possui 20 espiras e recebe 220 V de tensão e, o enrolamento secundário, possui 10 espiras.

---

Alternativas:

• a)

  110V e 190,52V.

  
  
• b)

  190,52V e 110V.

• c)

  254V e 240V.

• d)

  240V e 254V.

• e)

  190,52V e 254V.

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AV1 - Circuitos Elétricos Avançados [RESOLVIDA COM NOTA MÁXIMA]

1) Os números complexos são uma extensão dos números reais, onde adicionamos uma componente imaginária. Eles são representados na forma a + bi, em que 'a' é a parte real e 'b' é a parte imaginária. Estes números são de suma importância na análise de circuitos elétricos avançados ao descrever grandezas que possuem componentes de amplitude e fase. O matemático suíço Leonhard Euler contribuiu significativamente para o desenvolvimento dos números complexos, introduzindo a famosa identidade de Euler, que relaciona números complexos com funções trigonométricas. Assim, a teoria dos números complexos, fasores e a relação entre tensão e corrente em componentes elétricos desempenham um papel fundamental na análise e compreensão de circuitos elétricos de corrente alternada (CA) e em muitos outros fenômenos elétricos e eletrônicos. Esses conceitos oferecem uma maneira poderosa de descrever e analisar fenômenos elétricos que envolvem oscilações e variações temporais.

De acordo com o exposto, assinale a alternativa que apresenta a relação entre a magnitude (|Z|) e o ângulo (¿) em uma impedância (Z) de um componente elétrico em um circuito de corrente alternada (CA).

---

Alternativas:

• a)

  .

• b)

  .

• c)

  .

  
  
• d)

  .

• e)

  .

2)

O teorema de Thévenin e Norton são ferramentas de análise poderosa na simplificação de circuitos complexos, permitindo que sejam representados de forma mais concisa e fácil de analisar. Eles oferecem uma série de benefícios significativos para os especialistas da área que trabalham com circuitos elétricos. Uma das principais aplicações do teorema de Thévenin é a análise de circuitos com fontes de energia em série ou em paralelo. Isso significa que, independentemente da configuração das fontes de tensão ou corrente no circuito original, é possível reduzi-lo a um circuito equivalente mais simples; contendo uma única fonte de tensão em série com um resistor (no caso do teorema de Thévenin) ou uma única fonte de corrente em paralelo com um resistor (no caso do teorema de Norton). Além disso, o teorema de Thévenin permite realizar modificações nos valores do circuito sem a necessidade de considerar os efeitos dessas alterações em todas as partes do circuito. Isso simplifica o processo de projeto e análise, economizando tempo e recursos.

Diante do exposto, assinale a alternativa que apresenta quando é apropriado usar os equivalentes de Thévenin e Norton na análise de circuitos de corrente alternada.

---

Alternativas:

• a)

  Os equivalentes de Thévenin e Norton só são aplicáveis em circuitos de corrente contínua.

• b)

  Os equivalentes de Thévenin e Norton são usados apenas em circuitos de corrente alternada de baixa potência.

• c)

  Os equivalentes de Thévenin e Norton são aplicáveis em circuitos CA de grande porte quando deseja-se simplificar a análise.

  
  
• d)

  Os equivalentes de Thévenin e Norton são adequados apenas para circuitos com resistores.

• e)

  Os equivalentes de Thévenin e Norton não têm aplicação prática na análise de circuitos elétricos.

3)

O circuito mostrado na Figura tem uma configuração idêntica a Ponte de Wheatstone e é puramente resistivo. A Ponte de Wheatstone é um circuito elétrico muito utilizado na área da eletrônica e engenharia, amplamente aplicado para medir resistências elétricas desconhecidas e determinar valores precisos de resistores. Este dispositivo foi inventado por Samuel Hunter Christie em 1833, mas ganhou o nome de Sir Charles Wheatstone, que popularizou e aprimorou sua utilização. A estrutura básica da Ponte de Wheatstone consiste em quatro resistores dispostos em um arranjo de braço, geralmente em forma de um losango, com uma fonte de tensão contínua aplicada a dois cantos opostos da figura e um detector (geralmente um galvanômetro) conectado entre os outros dois cantos. O objetivo da Ponte de Wheatstone é determinar o valor da resistência desconhecida em um dos braços do circuito, usando uma resistência conhecida, um potenciômetro e ajustando a tensão até que o galvanômetro não apresente corrente, indicando equilíbrio no circuito. O princípio de funcionamento da Ponte de Wheatstone é baseado na comparação de resistências em dois ramos do circuito. Quando o circuito está em equilíbrio, a razão entre as resistências conhecidas e desconhecidas é igual.

 

Figura - Circuito com a configuração idêntica a Ponte de Wheatstone.

Fonte: Adaptado de Zuim (2023).

Utilizando o teorema de Thévenin, calcule a tensão e o valor da carga (RL) representada na Figura. Em seguida, assinale a alternativa correta.

---

Alternativas:

• a)

  -9V e 5,4O.

• b)

  -7V e 3,4O.

• c)

  -10V e 6,4O.

• d)

  -8V e 4,4O.

  
  
• e)

  -8V e 6,4O.

4)

A diferença entre Potência Real (Ativa) e Potência Reativa é fundamental para compreender o funcionamento de sistemas de corrente alternada (CA) e a eficiência de dispositivos elétricos. A Potência ativa é medida em Watts (W) e é representada pela letra "P" em equações e cálculos. Por outro lado, a Potência Reativa é a energia que oscila continuamente entre a fonte de energia e os dispositivos elétricos. Isso ocorre devido à presença de componentes reativos, como indutores e capacitores, em um circuito de CA. Esses componentes armazenam e liberam energia em um ciclo contínuo. A Potência Reativa é medida em Volt-Ampère-Reativo (VAr) e é representada pela letra "Q" nas equações. A Potência Real e a Potência Reativa estão relacionadas pela raiz quadrada da soma dos quadrados, formando a Potência Aparente (S), que é medida em Volt-Ampère (VA).

Diante do exposto, assinale a alternativa que apresenta a diferença entre Potência Real (Ativa) e Potência Reativa.

---

Alternativas:

• a)

  A Potência Real é a potência que aparenta ser fornecida a um dispositivo, enquanto a Potência Reativa é a potência média ao longo de um período de tempo.

• b)

  A Potência Real é a energia armazenada em componentes capacitivos, e a Potência Reativa é a energia armazenada em componentes indutivos.

• c)

  A Potência Real é medida em Volt-Ampère-Reativo (VAr), e a Potência Reativa é medida em Watts (W).

• d)

  A Potência Real é a potência que realiza trabalho útil, enquanto a Potência Reativa não realiza trabalho útil.

  
  
• e)

  A Potência Real é a potência em um determinado instante no tempo, enquanto a Potência Reativa é a média das potências instantâneas.

5)

As conexões em estrela e triângulo são duas formas de interligar as fases de um sistema trifásico. Na conexão em estrela, as extremidades de cada fase são conectadas em um ponto comum, formando o centro da estrela. Na conexão em triângulo, as extremidades de cada fase são conectadas em série, formando um circuito fechado triangular. A escolha entre essas configurações depende das características específicas do sistema e das cargas a serem alimentadas. Um sistema trifásico equilibrado é aquele em que as amplitudes e as defasagens entre as fases são iguais, garantindo distribuição uniforme da potência. Já, um sistema desequilibrado ocorre quando há disparidades nas amplitudes ou defasagens, o que pode resultar em desequilíbrio nas cargas e na distribuição de potência. A compreensão desses conceitos é relevante para o projeto eficiente e a operação segura de sistemas elétricos trifásicos e monofásicos. As cargas dos grandes edifícios são quase sempre ligadas em estrela, pois se constituem de diversas cargas monofásicas e, no conjunto, comportam-se como carga trifásica ligada em estrela.

Se as cargas estão equilibradas entre as fases, ou seja, se existe o mesmo valor da corrente entre fase e neutro, a corrente resultante no neutro é

---

Alternativas:

• a)

  Nula.

  
  
• b)

  Não nula.

• c)

  Três vezes a corrente de fase.

• d)

  A soma das correntes das fases.

• e)

  O valor médio das fases.

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