325671-Exercícios_capítulo_2

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Termodinâmica – exercícios corrigidos cap 2. 
1 Um automóvel tem uma massa de 1200 kg. (a) Qual é a EC em kJ, relativo a rodovia, 
quando se desloca a 50 km/h? (b) Se o veículo acelera até 100 km/h, qual é a variação 
da EC? 
R: a) 115,7 kJ , b) 347,8 kJ 
2 Um objeto cuja massa é 400 kg está localizado em uma elevação de 25 m acima da 
superfície da terra. Para g = 9,78 m/s
2
, determine a EP do objeto, em kJ, relativa a 
superfície da terra. 
R: 97,8 kJ 
3 Um aeroplano cuja massa é 5000 kg está voando com uma velocidade de 150 m/s a 
uma altitude de 10000 m, ambas medidas em relação a superfície da terra. A aceleração 
da gravidade pode ser considerada constante e g= 9,78 m/s
2
. Calcule (a) a EC e a EP do 
aeroplano em kJ. (b) se a EC aumenta em 10000 kJ sem mudar a altura de elevação, 
qual será a velocidade final em m/s? 
R: a) EC= 56250 kJ e EP= 489000 kJ ; b) 162,8 m/s 
4 Um gás contido em um conjunto cilindro-pistão com 0,250 kg de massa, passa por um 
processo a pressão constante de 5 bar, iniciando em v1 = 0,20 m
3
/kg. Para o gás 
considerado como sistema, o trabalho é -15 kJ. Determine o volume final do gás em m
3
. 
R: 0,043 m
3
 
5 Um gás é comprimido de v1 = 0,3 m
3
, p1 = 1 bar até v2 = 0,1 m
3
, p2= 3 bar. A pressão 
e o volume possuem uma relação linear durante o processo. Calcule o trabalho para o 
gás em kJ. 
R: - 40 kJ 
6 O gás N2 em um conjunto cilindro-pistão sofre uma compressão de p1 = 0,2 MPa e 
V1= 2,75 m
3
, até um estado p2= 2 MPa. A relação entre p e V é p.V
1,35 
= constante. Para 
o N2 determine (a) o volume no estado 2, em m
3
 e (b) o trabalho em kJ. 
R: a) 0,50 m
3
 ; b) -1285,7 kJ 
7 Ar contido em um conjunto cilindro-pistão é lentamente aquecido (figura) durante o 
processo a pressão varia linearmente com o volume e, então, permanece constante. 
Determine o trabalho total em kJ. (v1= 0,03 m
3
; v2= 0,045 m
3
; v3= 0,07m
3
; p1= 100 kPa; 
p2= 150 kPa; p3= 150 kPa) 
Enio
Carimbo
 
R: 6,0 kJ 
8 Uma parede plana de 0,2 m de espessura é construída de concreto. Em regime 
permanente, a taxa de transferência de energia por condução através de 1 m
2
 de área de 
parede é 0,15 kW. Se a distribuição de temperatura através da parede for linear, qual 
será a diferença de temperatura? (kconcreto= 1,4W/m.K) 
R: -21,4 K 
9 Uma superfície com diâmetro de 2 cm e na temperatura de 1000 K emite radiação 
térmica na taxa de 15 W. Qual é a emissividade da superfície? (= 5,67 x 10
-8
 
W/m
2
.K
4
). 
R: 0,842 
10 Um sistema fechado de massa 5 kg é submetido a um processo em que há trabalho 
de magnitude 9 kJ para o sistema do ambiente. A elevação do sistema aumenta para 700 
m durante o processo. A energia interna específica do sistema diminui de 6 kJ/kg e não 
há mudança da gravidade, g= 9,6 m/s
2
. Determine a transferência de calor em kJ. 
R: -5,4 kJ 
11 Para um ciclo de potência operando como na figura abaixo, as transferências de calor 
são: Qentra = 50 kJ e Qsai = 35 kJ. Determine (a) o trabalho líquido em kJ e (b) a 
eficiência térmica. 
R: a) 15 kJ ; b) 0,3 
 
Pressão (kPa)
90
100
110
120
130
140
150
160
90
100
110
120
130
140
150
160
volume (m3 )
0,03 0,04 0,05 0,06 0,07
0,03 0,04 0,05 0,06 0,07
 
Ciclo de potência 
12 A eficiência térmica de um ciclo de potência operando como na figura do ex 11 
anterior é 35%, e Qsai = 40MJ. Determine (a) o trabalho líquido desenvolvido e (b) a 
transferência de calor Qentra, ambos em MJ. 
R: a) 21,5 MJ ; b) 61,5 MJ 
13 Um ciclo de refrigeração operando como mostra a figura abaixo apresenta uma 
transferência de calor Qsai = 2400 Btu e um trabalho líquido de Wciclo= 800 Btu. 
Determine (a) o coeficiente de desempenho para o ciclo e (b) o Q sai. 
R: a) 2 ; b) 1600 Btu 
 
14 Um ciclo de refrigeração que opera como mostra a figura do ex 13, possui um 
coeficiente de desempenho β= 1,5. Para o ciclo, Qsai= 500 kJ. Determine (a) Qentra e (b) 
Wciclo, ambos em kJ. 
R: a) 300 kJ ; b) 200 kJ 
15 Um ciclo de bomba de calor cujo coeficiente de desempenho é 2,5 fornece energia 
por transferência de calor para uma residência a uma taxa de 20 kW (da bomba para a 
residência). Determine (a) a potência líquida necessária para operar a bomba de calor, 
em kW. Se o custo da eletricidade é de $ 0,08/kW.h. b) Qual o custo mensal se a 
bomba opera 200 h/mês. 
R: a) 8 kW ; b) $128 /mês 
16 Uma bomba de calor fornece energia por transferência de calor para uma residência 
a uma taxa de 17,6 kW. A potência fornecida ao ciclo é 5,8 kW. Determine (a) o 
coeficiente de desempenho do ciclo, (b) o custo da eletricidade é de $ 0,08/kW.h. Qual 
o custo mensal se a bomba opera 200 h/mês. 
R: a) 3.03 ; b) $ 92,8/mês