Termodinâmica - Aula 8 - Balanço de Energia de Sistemas Fechados

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Professor Dr. Evandro Rodrigo Dário
Curso: Engenharia Mecânica
Disciplina: Termodinâmica
ENERGIA INTERNA, ENTALPIA E CALORES ESPECÍFICOS DE SÓLIDOS E 
LÍQUIDOS
Uma substância cujo volume específico (ou densidade) é constante é chamada
de substância incompressível.
Os volumes específicos de sólidos e líquidos permanecem essencialmente
constantes durante um processo
Portanto, para sólidos e líquidos, os subíndices de cpe
ccpodem ser eliminados e os dois calores específicos
podem ser representados por um único símbolo c.
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ENERGIA INTERNA, ENTALPIA E CALORES ESPECÍFICOS DE SÓLIDOS E 
LÍQUIDOS
Uma substância cujo volume específico (ou densidade) é
constante é chamada de substância incompressível.
Os volumes específicos de sólidos e líquidos permanecem
essencialmente constantes durante um processo
Portanto, para sólidos e líquidos, os subíndices de cpe cv podem ser eliminados
e os dois calores específicos podem ser representados por um único símbolo c.
Os valores do calor específico de vários líquidos e sólidos comuns são
mostrados na Tab. A–3.
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Variações de energia interna
Assim como nos gases ideais, os calores específicos de
substâncias incompressíveis dependem somente da
temperatura.
Para intervalos de temperatura pequenos, o valor c para uma temperatura
média pode ser usado
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Variações de entalpia
Usando a definição de entalpia:
Integrando:
Observando que v = constante, a forma diferencial da variação da entalpia de
substâncias incompressíveis pode ser determinada por diferenciação como:
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Variações de entalpia
Para os sólidos: 0
1. Processos a pressão constante, como em aquecedores:
Para os líquidos, o encontrados comumente dois casos especiais : 
2. Processos a temperatura constante, como em bombas:
Para um processo entre os estados 1 e 2, a última equação pode ser escrita
como:
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Exemplo 10: Resfriamento de um bloco de ferro pela água
Um bloco de ferro de 50 kg a 80 °C é
mergulhado em um tanque termicamente
isolado que contém 0,5 m3 de água líquida
a 25 °C. Determine a temperatura quando o
equilíbrio térmico for atingido.
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Problemas propostos:
Capítulo 4:
50; 52; 67; 71; 73; 79; 81; 82; 91;
Çengel, Yunus A. Termodinâmica. – 7. ed. 
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Exercício 4.69 - Çengel
O quarto de uma estudante possui dimensões
de 4 m x 6 m x 6 m. Ela liga um ventilador de
150 W antes de deixar o quarto em um dia de
verão, esperando que o mesmo esteja mais
fresco quando ela voltar à noite.
Considerando que todas as portas e janelas estejam bem fechadas e
descartando qualquer transferência de calor pelas paredes e janelas, determine
a temperatura da sala quando a estudante voltar 10 horas mais tarde. Use
valores de calor específico à temperatura ambiente e considere que a sala está
a 100 kPa e 15 °C quando a estudante sai de manhã.
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Exercício 4.77 - Çengel
Um arranjo pistão-cilindro inicialmente contém 1,5 kg de nitrogênio a 100 kPa e
17 °C. O nitrogênio é então comprimido lentamente, em um processo
politrópico para o qual PV1,3 = constante, até que o volume seja reduzido à
metade.
Determine o trabalho realizado e o calor transferido nesse processo.
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Exercício 4.83 - Çengel
Argônio está contido em um cilindro equipado com um pistão. Inicialmente, o
argônio está a 100 kPa e 27 °C, ocupando um volume de 0,4 m3. O argônio é
então comprimido enquanto a temperatura é mantida constante, até que seu
volume seja de 0,2 m3. Em seguida, o argônio expande-se, enquanto a
pressão é mantida constante até que o volume seja de 0,6 m3.
a) Esboce ambos os processos em um único diagrama P-V mostrando a
direção dos processos e identifique os estados finais como 1, 2, e 3.
b) Determine a quantidade total de calor líquido transferido para o argônio, em
kJ, durante os processos combinados.
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Exercício 4.90 - Çengel
Esferas de aço-carbono (ρ = 7,833
kg/m3 e cp = 0,465 kJ/kg°C) de 8
mm de diâmetro são recozidas por
aquecimento a 900 °C em um forno
e, depois, por resfriamento lento até
100 °C no ar ambiente a 35 °C.
Se 2.500 esferas tiverem de ser recozidas por hora, determine a taxa total de 
transferência de calor das esferas para o ar ambiente.