Exercícios de Termodinâmica

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UNIVERSIDADE TIRADENTES - UNIT 
DISCIPLINA: TERMODINÂMICA I 
PROFESSOR: CLÁUDIO DARIVA 
 
 
Lista de Exercícios sobe 1ª Lei da Termodinâmica 
 
1) Um tanque contendo 20 kg de água a 20oC é equipado com um agitador que realiza trabalho na 
água a uma taxa de 0,25 kW. Quanto tempo será necessário para a temperatura da água atingir 
30oC se não houver perda de calor da água para a vizinhança? Para a água, CP = 4,18 kJ/(kg.oC). 
 
2) Uma quantidade de 7,5 kJ de calor é adicionada a um sistema fechado, enquanto a sua energia 
interna diminui de 12 kJ. Qual a quantidade de energia transferida na forma de trabalho? 
 
3) Uma peça de 2 kg de aço encontra-se a uma temperatura inicial de 500oC. 40 kg de água, 
inicialmente a 25oC, estão no interior de um tanque de aço que pesa 5 kg, perfeitamente isolado. 
A peça de aço é imersa na água e permite-se que o sistema atinja o equilíbrio. Qual é a sua 
temperatura final? Ignore qualquer efeito de expansão ou contração e admita calores específicos 
constantes de 4,18 kJ/(kg.oC)para a água e 0,50 kJ/(kg.oC) para o aço. 
 
4) Um kg de água líquida a 25oC, para o qual CP = 4,18 kJ/(kg.oC). 
(a)Passa por um aumento de 1 K na temperatura. Qual é o valor de ΔU em kJ? 
(b)Passa por uma variação na elevação de Δz. A variação na energia potencial ΔEP é igual à 
variação ΔU na parte (a). Qual é o valor de Δz em metros? 
(c)É acelerado do repouso até uma velocidade final u. A variação na energia cinética ΔEK é igual 
à variação ΔU na parte (a). Qual é o valor de u em m/s? 
 
5) Um motor elétrico sob carga opera “quente” em função de suas irreversibilidades internas. Foi 
sugerido que a perda associada de energia poderia ser minimizada por meio do isolamento 
térmico da carcaça do motor. Comente criticamente essa sugestão. 
 
6) Água líquida a 180oC e 1002,7 kPa tem uma energia interna (em uma escala arbitrária) de 762,0 
kJ/kg e um volume específico de 1,128 cm3/g. 
(a)Qual é a sua entalpia? 
(b)A água é levada ao estado vapor a 300oC e 1500 kPa, no qual sua energia interna é de 2784,4 
kJ/k e seu volume específico é igual a 169,7 cm3/g. Calcule ΔU e ΔH para esse processo. 
 
7) Calcule as variações que ocorrem na energia interna e na entalpia quando ar é levado de um 
estado inicial a 5oC e 10 bar, no qual seu volume molar é de 2,312×10−3 m3/mol, para um estado 
final a 60oC e 1 bar. Admita também que o ar permaneça gás para o qual PV/T é constante e que 
CV = 20,785 e CP = 29,100 J/(mol.K).