Exercicio 2 - Trabalho e Calor

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07/09/2023, 11:02 Estácio: Alunos
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(Petrobras / 2018) Um gás é contido em um cilindro provido de êmbolo sobre o qual são colocados três pesos,
gerando uma pressão inicial de 300 kPa para um volume de . Considere que calor é trocado com o gás, de
forma que a relação seja constante, sendo p a pressão, e V o volume do gás. Assim, o trabalho realizado pelo
sistema para que o volume �nal alcance será, em kJ, de:
TERMODINÂMICA APLICADA
Lupa  
 
ARA1245_202302199501_TEMAS
Aluno: RODOLFO DA SILVA ALVES Matr.: 202302199501
Disc.: TERMODINÂMICA AP  2023.2 SEMI (G) / EX
Prezado (a) Aluno(a),
Você fará agora seu EXERCÍCIO! Lembre-se que este exercício é opcional, mas não valerá ponto para sua avaliação. O
mesmo será composto de questões de múltipla escolha.
Após responde cada questão, você terá acesso ao gabarito comentado e/ou à explicação da mesma. Aproveite para se
familiarizar com este modelo de questões que será usado na sua AV e AVS.
03526 - TRABALHO E CALOR
 
1.
12,5
10,0
15,0
7,5
17,5
Data Resp.: 07/09/2023 10:39:58
Explicação:
Gabarito: 7,5
Justi�cativa: processo politrópico
Processo politrópico com n = 2.
0, 05m3
pV 2
0, 1m3
pV 2 = constante
javascript:voltar();
javascript:voltar();
javascript:diminui();
javascript:aumenta();
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(KROOS, K. A., POTTER, M. C. Termodinâmica para Engenheiros. Tradução da 1ª edição norte americana; revisão
técnica Fernando Guimarães Aguiar. São Paulo: Cengage Learning, 2015. Pag. 153.) A primeira lei aplicada ao
escoamento em regime permanente de água através de uma bomba isolada termicamente, desprezando-se as
variações e perdas de energia cinética e potencial, é representada por qual equação?
(Petrobras / 2018) Considerando que os estados �nal e inicial de uma transformação com um gás ideal possuam a
mesma energia interna, é correto a�rmar que
 
 
2.
Data Resp.: 07/09/2023 10:42:55
Explicação:
Gabarito: 
 Justi�cativa: 1ª lei volume de controle.
1ª lei da termodinâmica aplica à bomba:
Conforme enunciado:
Logo:
 
3.
a transformação é isobárica.
a transformação é isocórica.
não houve troca de calor entre o gás e o ambiente.
as temperaturas dos estados inicial e �nal são iguais.
não ocorreu troca de trabalho entre o gás e o meio.
Data Resp.: 07/09/2023 10:44:09
Explicação:
Gabarito: as temperaturas dos estados inicial e �nal são iguais.
Ẇ bomba = ṁ(u2 − u1)
−Ẇ bomba = ṁ(h2 − h1)
Ẇ bomba = ṁ ∙ Δp ∙ v
Ẇ bomba = ṁ ∙
Δp
ρ
Ẇ bomba = ṁ(h2 − h1)
Ẇ bomba = ṁ(h2 − h1)
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O vapor de água executa o ciclo 1-2-3-4-1.
Qual é a quantidade de calor introduzida no sistema para a realização do ciclo?
(Ex 4.31FE, p. 121 - POTTER, M. C., SCOTT, E. P. Ciências Térmicas: termodinâmica, mecânica dos �uidos e
transmissão de calor. Tradução Alexandre Araújo, et al; revisão técnica Sérgio Nascimento Bordalo. São Paulo:
Thomson Learning, 2007) O termo  na equação de volume de controle ,
Justi�cativa: energia interna
Para gás ideal: 
Processo isotérmico: 
Pela 1ª lei da termodinâmica: 
Transformação isocórica: 
Transformação isobárica: 
 
4.
51,6 kJ/kg
105 kJ/kg
127 kJ/kg
153 kJ/kg
0 kJ/kg
Data Resp.: 07/09/2023 10:45:06
Explicação:
Gabarito: 153 kJ/kg
Justi�cativa:
Para o ciclo: 
O trabalho é igual numericamente a área interna ao ciclo.
Da tabela de dados termodinâmicos:
Então, para o ciclo:
 
5.
frequentemente é desprezado em aplicações de volume de controle.
U = U(T )
dU = 0(U = constante)
dU = δq − δw ⇒ δq = δw
q = ΔU
q = ΔH
∮ δq = ∮ δw
ṁ Δ h Q̇ − Ẇútil = ṁ Δ h
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(Fundação Carlos Chagas / 2007) Uma caixa, com isolamento perfeito, contendo um gás, é mostrado na �gura
abaixo.
Fechando-se a chave S, veri�ca-se que o trabalho será nulo se o sistema considerado for
(Petrobras / 2018) Um sistema termodinâmico está submetido a um ciclo composto por três processos. No
primeiro, o sistema recebe 40 kJ de calor e executa um trabalho de 40 kJ. No segundo processo, são rejeitados pelo
sistema 120 kJ de calor, porém a variação da energia interna é nula. No terceiro processo, 20 kJ de calor são
retirados do sistema.
No terceiro processo descrito no texto, é realizado um trabalho de
leva em consideração a taxa de variação de energia em um volume de controle.
inclui a taxa de trabalho de escoamento em virtude das forças de pressão.
representa a taxa de variação de energia entre a saída e a entrada.
se aplica a sistemas adiabáticos e reversíveis
Data Resp.: 07/09/2023 10:46:31
Explicação:
Gabarito: inclui a taxa de trabalho de escoamento em virtude das forças de pressão.
Justi�cativa: A formulação da 1ª lei da termodinâmica para o volume de controle leva em consideração o
trabalho de escoamento , que quando somado com a energia interna, faz surgir na equação de balanço de
energia a entalpia h.
Na operação em regime permanente não existem variações no tempo das propriedades, portanto a taxa de
variação de energia no volume de controle é zero.
 
6.
o gás.
a bateria.
o gás e placa.
a placa.
a caixa.
Data Resp.: 07/09/2023 10:49:21
Explicação:
Gabarito: o gás.
Justi�cativa: sistema
Para um sistema fechado não existe escoamento e nem expansão de volume. Portanto, se o sistema for o gás, o
trabalho será considerado zero. O gás receberá a energia da placa de aquecimento na forma de calor, que por
sua vez foi alimentada com o trabalho elétrico da bateria.
 
7.
20 kJ sobre o sistema.
pv
07/09/2023, 11:02 Estácio: Alunos
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(Petrobras / 2010) Uma turbina a vapor é capaz de gerar . Para tanto, ela opera com vapor de água a
 e em sua alimentação e descarrega vapor saturado em um condensador a uma pressão de
. A vazão mássica de vapor que passa por ela é
35 kJ sobre o sistema.
20 kJ pelo sistema.
35 kJ pelo sistema.
40 kJ pelo sistema.
Data Resp.: 07/09/2023 10:52:54
Explicação:
Gabarito: 20 kJ sobre o sistema.
Justi�cativa: 1ª lei para processo cíclico - convenções de sinais.
Para um processo cíclico: 
Para o segundo processo com 
Então:
Logo:
O sinal negativo indica que esse trabalho é recebido pelo sistema.
 
8.
4,9 kg/s
15 kg/s
2,3 kg/s
1,5 kg/s
22 kg/s
Data Resp.: 07/09/2023 10:56:49
Explicação:
Gabarito: 4,9 kg/s
Justi�cativa: 1ª lei da termodinâmica para a turbina adiabática em regime permanente:
Tabela de dados termodinâmicos:
 
∮ δq = ∮ δw
dU = 0 : w = q = −100kJ
2150kW
2000kPa 300°C
10kPa
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(Petrobras / 2018) Um sistema termodinâmico está submetido a um ciclo composto por três processos. No
primeiro, o sistema recebe de calor e executa um trabalho de . No segundo processo, são cedidos
 de calor, porém a energia interna é constante. No terceiro processo, de calor são retirados do
sistema.
Com base nas informações do texto, é correto a�rmar que, durante o ciclo, a variação total de energia interna é
(Petrobras / 2018) Um conjunto cilindro-pistão tem um volume de e equilibra uma massa de 10 kg.
Transfere-se calor para esse cilindro até que seu volume chegue a . Desconsiderando a pressão atmosférica,
sabe-se que o trabalho realizado pelo sistema é de . Nessas condições, qual é a área do pistão, em ?
Dado: 
 
9.
-15 kJ.
-100 kJ.
140 kJ.
0 kJ.
+10 kJ.
Data Resp.: 07/09/2023 10:59:35
Explicação:
Gabarito: 0 kJ.
Justi�cativa: A integral cíclica de qualquer variável de estado é zero. Portanto, para o ciclo .
 
10.
0,05
0,06
0,03
0,02
0,04
Data Resp.: 07/09/2023 11:00:46
Explicação:
Gabarito: 0,04
Justi�cativa:
    Não Respondida      Não Gravada     Gravada
Exercício por Temas inciado em 07/09/2023 10:35:28.
40kJ 40kJ
120kJ 20kJ
ΔU = 0
0, 5m3
0, 7m3
500N ⋅ m m2
g = 10m/s2
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