PRIMEIRA LISTA TERMODINÂMICA

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PRIMEIRA LISTA TERMODINÂMICA 
CAPITULO 1 
1.23 O volume específico de 5 kg de vapor d’água a 1,5 MPa e 440°C é 0,2160 m3/kg. 
Determine (a) o volume, in m3, ocupado pelo vapor, (b) a quantidade presente, em 
mol, e (c) o número de moléculas. 
1.27 Um sistema que consiste em 3 kg de um gás em um conjunto cilindro-pistão sofre 
um processo durante o qual a relação entre a pressão e o volume específico é dada 
por pυ0,5 = constante. O processo inicia com p1 = 250 kPa, V1 = 1,5 m3 e termina 
com p2 = 100 kPa. Determine o volume específico final, em m3/kg. Represente o 
processo em um gráfico de pressão versus o volume específico. 
1.38 Conforme ilustrado na Fig. P1.38, um veículo de exploração submarina submerge 
de uma profundidade de 1000 ft (304,8 m). Considerando que a pressão atmosférica 
na superfície é de 1 atm, a massa específica da água é de 62,4 lb/ft3 (999,5 kg/m3) e 
g = 32,2 ft/s2 (9,8 m/s2), determine a pressão sobre o veículo em atm. 
 
1.45 Considerando que a pressão da água na base da torre de água ilustrada na Fig. 
Pl.45 é de 4,15 bar, determine a pressão do ar aprisionado acima do nível da água, 
em bar. Considere a massa específica da água como 103 kg/m3 e g = 9,81 m/s2. 
 
1.56 Qual é (a) a temperatura mais baixa registrada na Terra, que ocorre 
naturalmente, (b) a temperatura mais baixa registrada em um laboratório na Terra? (c) 
a temperatura mais baixa registrada no sistema solar da Terra, e (d) a temperatura do 
espaço profundo, cada uma em K? 
CAPITULO 2 
2.1 Uma bola de beisebol tem uma massa de 0,3 lb (0,14 kg). Qual é a energia 
cinética em relação à base principal (home plate) de uma bola a 94 milhas por hora 
(42,0 m/s), em Btu? 
 
2.27 O gás dióxido de carbono (CO2) armazenado em um sistema pistão-cilindro, é 
submetido a um processo do estado p1 = 5 lbf/in2 (34,47 kPa), V1 = 2,5 ft3 (70,8 L) 
até o estado p2 = 20 lbf/in2 (137,9 kPa), V2 = 0,5 ft3 (14,16 L). A relação entre a 
pressão e volume durante o processo é dada por p = 23,75 – 7,5V, na qual V é dado 
em ft3 e p em lbf/in2. Determine o trabalho durante o processo, em Btu. 
2.33 Um gás contido em um conjunto cilindro-pistão passa por três processos em 
série: 
Processo 1-2:Volume constante de p1 = 1 bar, V1 = 4 m3 até o estado 2, em que p2 = 
2 bar. Processo 2-3:Compressão até V3 = 2 m3, durante a qual a relação pressão-
volume é pV = constante. Processo 3-4:Pressão constante até o estado 4, em que V4 
= 1 m3. 
 Esboce os processos em série em um diagrama p-V e determine o trabalho para cada 
processo, em kJ. 
2.77 Um gás em um conjunto cilindro-pistão percorre um ciclo termodinâmico 
composto por três processos em série, iniciando no estado 1, em que p1 = 1 bar, V1 = 
1,5 m3, como a seguir: 
Processo 1-2:Compressão com pV = constante, W12 = –104 kJ, U1 = 512 kJ, U2 = 
690 kJ. 
 Processo 2-3:W23 = 0, Q23 = 150 kJ. 
 Processo 3-1:W31 = +50 kJ. 
 Não há variações na energia cinética ou potencial. 
(a) Determine Q12, Q31, e U3, todos em kJ. (b) Esse ciclo pode ser de potência? 
Explique. 
2.78 Um gás em um conjunto cilindro-pistão percorre um ciclo termodinâmico 
composto por três processos: 
 Processo 1-2:Compressão com pV = constante, de p1 = 1 bar, V1 = 2 m3 até V2 = 0,2 
m3, U2 – U1 = 100 kJ. 
 Processo 2-3:Volume constante até p3 = p1. 
 Processo 3-1:Pressão constante e processo adiabático. 
Não há variações significativas na energia cinética ou potencial. 
 Determine o trabalho resultante do ciclo, em kJ, e a transferência de calor para o 
processo 2-3, em kJ. Esse é um ciclo de potência ou de refrigeração? Explique. 
CAPITULO 3 
3.10 Para H2O, determine a propriedade especificada no estado indicado. Localize o 
estado em um esboço do diagrama T–υ. 
(a) T = 140°C, υ = 0,5 m3/kg. Determine T, em °C. 
(b) p = 30 MPa, T = 100°C. Determine y, em m3/kg. 
(c) p = 10 MPa, T = 485°C. Determine y, em m3/kg. 
(d) T = 80°C, x = 0,75. Determine p em bar e y, em m3/kg. 
3.12Para cada caso, determine a propriedade específica no estado indicado. Localize 
o estado em um esboço do diagrama T–υ. 
 (a) Água a υ = 0,5 m3/kg, p = 3 bar. Determine T, em °C. 
(b) Amônia a p = 11 lbf/in2 (75,8 kPa), T = –20°F (–28,9°C). Determine y, em ft3/lb. 
 (c) Propano a p = 1 MPa, T = 85°C. Determine y, em ft3/lb. 
3.47 Um tanque rígido fechado contém Refrigerante 134a, inicialmente a 100°C. O 
refrigerante é resfriado até que se torne vapor saturado a 20°C. Determine as 
pressões inicial e final para o refrigerante, em bar, e o calor transferido, em kJ/kg. 
Despreze os efeitos das energias cinética e potencial. 
 
3.56 Um conjunto cilindro-pistão contendo, inicialmente, água líquida a 50°F (10°C) 
passa por um processo a uma pressão constante de 20 lbf/in2 (137,9 kPa) até um 
estado final em que a água é um vapor a 300°F (148,9°C). Os efeitos das energias 
cinética e potencial são desprezíveis. Determine o trabalho e o calor transferido, em 
Btu por libra, para cada uma das três partes do processo global: (a) do estado inicial 
líquido até o estado de líquido saturado, (b) do estado de líquido saturado até o estado 
de vapor saturado e (c) do estado de vapor saturado até o estado final de vapor, todos 
a 20 lbf/ in2. 
3.60 Conforme ilustrado na Fig. P3.60, um tanque rígido fechado com 20 ft3 (0,57 m3) 
de volume contém 75 lb (34 kg) de Refrigerante 134a e está exposto ao sol. Às 9h da 
manhã o refrigerante está a uma pressão de 100 lbf/in2 (689,5 kPa). Às 15h, devido à 
radiação solar, o refrigerante se encontra como um vapor saturado a uma pressão 
maior do que 100 lbf/in2. Para o refrigerante, determine (a) a temperatura inicial, em 
°F, (b) a pressão final, em lbf/in2, e (c) a transferência de calor, em Btu. 
 
3.79 Uma libra de ar contida em um conjunto cilindro-pistão é submetida ao ciclo de 
potência ilustrado na Fig. P3.79. Para cada um dos quatro processos, calcule o 
trabalho e o calor transferido, ambos em Btu. Determine a eficiência térmica do ciclo.