Um engenheiro de projeto está avaliando o desempenho teórico (ideal) de uma turbina a gás do ciclo de Brayton. A eficiência desse ciclo depende fundamentalmente da razão de pressão do compressor. Esse engenheiro considerou um modelo ideal de ciclo para representar o funcionamento de turbinas a gás, que operam com uma razão de pressão igual a 128. O ar (considerado um gás ideal, com razão entre os calores específicos, a pressão e o volume constantes, de 1,4) entra no compressor a 300 K.
A eficiência térmica desse ciclo é

Um engenheiro precisa garantir que o torno CNC selecionado para uma operação de desbaste pesado tenha potência de motor suficiente. Em uma operação de torneamento, a velocidade de corte é de 150 m/min, o avanço é de 0,2 mm/rotação, e a profundidade de corte é de 2,0 mm. A pressão específica de corte do material é de 2000 N/mm² .

A potência de corte necessária para essa operação, em kW, é

Um engenheiro de manufatura precisa decidir como fabricar uma biela para um motor de alto desempenho. Ele pode usiná-la (removendo material de um bloco) ou forjá- -la (conformando o metal).
O processo de fabricação que utiliza forças compressivas para alterar a forma de um material, mantendo seu volume constante e melhorando suas propriedades mecânicas (como resistência e tenacidade) devido ao encruamento, é classificado como

Um engenheiro de soldagem precisa selecionar um processo para soldar tubulações na indústria, em que a qualidade do cordão (sem acabamento e sem contaminação) é crítica. Em comparação com a soldagem por eletrodo revestido, o processo TIG oferece vantagens significativas em termos de qualidade e controle.
Uma vantagem da soldagem TIG em relação à soldagem por arame revestido é que o

Um técnico em mecânica está realizando treinamento em uma bomba centrífuga de um sistema de abastecimento de água. Ele identifica que o rotor (impulsor) está desgastado e que a voluta apresenta corrosão. O engenheiro responsável explica a função de cada componente.
O componente da bomba que é primariamente responsável por converter a alta velocidade do fluido (energia cinética) em aumento de pressão (energia de escoamento) é a(o)

Um engenheiro projeta a parede plana de um forno industrial com duas camadas X₁ e X₂ de refratários. A camada X₁ tem espessura de 0,05 m e condutividade térmica de 1,0 W/(m.K). A camada X₂ tem espessura de 0,10 m e condutividade térmica de 0,5 W/(m.K). A temperatura da superfície externa da camada X₁ (lado quente) é de 100 °C, e a da superfície externa da camada X₂ (lado frio) é de 20 °C.
A taxa de transferência de calor por unidade de área dessa parede composta, em W/m² , é

Um engenheiro está projetando um trocador de calor (casco e tubos) para resfriar óleo de um motor industrial. Para dimensionar a área de troca térmica necessária, ele precisa primeiro calcular o Coeficiente Global de Transferência de Calor (U), que representa a resistência total à transferência de calor. Nesse trocador, o calor passa por duas etapas principais de convecção, sendo a primeira a convecção interna, do fluido interno para a parede do tubo, com coeficiente de 100 W/(m² ·K), e a segunda a convecção externa, da parede do tubo para o óleo externo, com coeficiente de 50 W/(m² ·K).
Desprezando-se a resistência térmica da própria parede do tubo (condução) e qualquer efeito de sujeira (incrustação), o Coeficiente Global de Transferência de Calor (U) do trocador, em W/(m² ·K), é

Um engenheiro precisa calcular a perda de carga em um trecho de um oleoduto. Nesse oleoduto, flui um óleo com viscosidade dinâmica de 0,5 Pa·s e densidade de 800 kg/m³ , que escoa em regime laminar por uma tubulação horizontal de diâmetro de 0,1 m e comprimento de 10 m. A velocidade média do escoamento é de 1,0 m/s.
Qual é a perda de carga devido ao atrito ao longo da tubulação, em metros? 
Dado g = 10m/s²

Um engenheiro de manutenção precisa especificar a capacidade máxima de um chiller (refrigerador industrial) de 5 kW para resfriar o fluido de corte de um centro de usinagem. O chiller deve operar no limite teórico (Ciclo de Carnot) entre a temperatura ambiente (fonte quente) e a temperatura do fluido (fonte fria). Para isso, o engenheiro considerou um ciclo de refrigeração ideal (Ciclo de Carnot) que opera entre uma fonte fria a -23,15 °C e uma fonte quente a 26,85 °C.

Se o refrigerador opera com uma potência de entrada de 5 kW, qual é a taxa máxima de remoção de calor que o equipamento pode fornecer ao ambiente frio, em kW?

Um engenheiro projeta um atuador pneumático (sistema pistão-cilindro) para uma linha de montagem. O sistema deve realizar trabalho ao expandir o ar (gás ideal) para empurrar uma peça. Durante a expansão, o sistema é aquecido para manter a pressão constante. Para essa solução, adotou-se o modelo de um gás ideal contido em um cilindro com pistão que sofre uma expansão isobárica reversível a uma pressão constante de P = 200 kPa. O volume inicial do gás é 0,5 m³ , e o final, 1,5 m³ . Durante esse processo, o gás recebe Q = 350 kJ de calor.
Qual é a variação da energia interna do gás durante essa expansão, em kJ?