Trabalho e Calor

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Lista de exercícios Trabalho e Calor T Sair Questão 1 de 10 Você acertou 10 de 10 questões Verifique o seu desempenho e continue treinando! Você pode refazer o exercício quantas 1 2 3 4 5 vezes quiser. 6 7 8 9 10 Verificar Desempenho Corretas (10) Em branco (0) 1 Marcar para revisão (Petrobras / 2018) Considerando que os estados final e inicial de uma transformação com um gás ideal possuam a mesma energia interna, é correto afirmar que A A transformação é isocórica. B As temperaturas dos estados inicial e final são iguais. FeedbackC Não ocorreu troca de trabalho entre o gás e o meio. D Não houve troca de calor entre o gás e o ambiente. E A transformação é isobárica. Resposta correta Parabéns, você selecionou a alternativa correta. Confira o gabarito comentado! Gabarito Comentado A alternativa correta é a B, que afirma que as temperaturas dos estados inicial e final são iguais. Isso ocorre porque, para um gás ideal, a energia interna depende apenas da temperatura. Portanto, se a energia interna é a mesma nos estados inicial e final, isso significa que as temperaturas nesses estados também são iguais. Isso pode ser expresso matematicamente como: \(U=U(T)\), onde U é a energia interna e T é a temperatura. Em um processo a variação da energia interna é zero, ou seja, \(dU=0\), o que implica que a energia interna é constante. De acordo com a primeira lei da termodinâmica, a variação da energia interna é igual à diferença entre o calor trocado e o trabalho realizado pelo sistema: Portanto, se a energia interna é constante, o calor trocado é igual ao trabalho realizado: Em uma transformação isocórica, o calor trocado é igual à variação da energia interna: Em uma transformação isobárica, o calor trocado é igual à variação daentalpia: \(q=AH\). 2 Marcar para revisão (KROOS, K.A., POTTER, M. C. Termodinâmica para Engenheiros. Tradução da edição norte americana; revisão técnica Fernando 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? A B C D Wbomba = m p E = m Ap pResposta correta Parabéns, você selecionou a alternativa correta. Confira o gabarito comentado! Gabarito Comentado Gabarito: bomba = m(h2 Justificativa: lei volume de controle. lei da termodinâmica aplica à bomba: dt Conforme enunciado: Logo: 3 Marcar para revisão (Petrobras / 2010) Uma turbina a vapor é capaz de gerar 2150kW. Para tanto, ela opera com vapor de água a 2000kPa e C em sua alimentação e descarrega vapor saturado em um condensador a uma pressão de 10kPa. A vazão mássica de vapor que passa por ela éA 22 kg/s B 15 kg/s C 4,9 kg/s D 2,3 kg/s E 1,5 kg/s Resposta correta Parabéns, você selecionou a alternativa correta. Confira o gabarito comentado! Gabarito Comentado Gabarito: 4,9 kg/s Justificativa: lei da termodinâmica para a turbina adiabática em regime permanente: Tabela de dados termodinâmicos:4 Marcar para revisão (Ex 4.31FE, p. 121 - POTTER, M. C., SCOTT, E. P. Ciências Térmicas: termodinâmica, mecânica dos fluidos e transmissão de calor. Tradução Alexandre Araújo, et al; revisão técnica Sérgio Nascimento Bordalo. São Paulo: Thomson Learning, 2007) termo m A h na equação de volume de controle Q = h, A Leva em consideração a taxa de variação de energia em um volume de controle. B Representa a taxa de variação de energia entre a saída e a entrada. C Frequentemente é desprezado em aplicações de volume de controle. D Se aplica a sistemas adiabáticos e reversíveis. E Inclui a taxa de trabalho de escoamento em virtude das forças de pressão.Resposta correta Parabéns, você selecionou a alternativa correta. Confira o gabarito comentado! Gabarito Comentado O termo m A h na equação de volume de controle inclui a taxa de trabalho de escoamento em virtude das forças de pressão. Isso é derivado da formulação da primeira lei da termodinâmica para o volume de controle, que leva em consideração o trabalho de escoamento PV. Quando este trabalho de escoamento é somado à energia interna, resulta na entalpia h que aparece na equação de balanço de energia. Em operações em regime permanente, as propriedades não variam com o tempo, portanto a taxa de variação de energia no volume de controle é zero. 5 Marcar para revisão (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 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 deA 20 pelo sistema. B 35 sobre o sistema. C 20 sobre o sistema. D 35 pelo sistema. E 40 pelo sistema. Resposta correta você selecionou a alternativa correta. Confira o gabarito comentado! Gabarito Comentado Gabarito: 20 sobre o sistema. Justificativa: lei para processo cíclico - convenções de sinais. Para um processo cíclico: Sw Para o segundo processo com dU Então:Logo: sinal negativo indica que esse trabalho é recebido pelo sistema. 6 Marcar para revisão (Petrobras / 2018) Um conjunto cilindro-pistão tem um volume de 0,5m3 e equilibra uma massa de 10 kg. Transfere-se calor para esse cilindro até que seu volume chegue a 0, 7m3 Desconsiderando a pressão atmosférica, sabe-se que o trabalho realizado pelo sistema é de 500N Nessas condições, qual é a área do pistão, em Dado: A 0,02 B 0,03 C 0,04D 0,05 E 0,06 Resposta correta Parabéns, você selecionou a alternativa correta. Confira o gabarito comentado! Gabarito Comentado Gabarito: 0,04 Justificativa: W 500 W = PextAV Pext = = = 2500 Pa AV 0,7 - 0,5 Pesopistão 10 10 Ppistão = ASR = = 0,040 ASR 2500 7 Marcar para revisão vapor de água executa o ciclo 1-2-3-4-1.P (kPa) 1 2 4000 850 4 3 V Qual é a quantidade de calor introduzida no sistema para a realização do ciclo? A 0 kJ/kg B 51,6 kJ/kg C 105 kJ/kg D 127 kJ/kg E 153 kJ/kg Resposta correta Parabéns, você selecionou a alternativa correta. Confira o gabarito comentado!Gabarito Comentado Gabarito: 153 kJ/kg Justificativa: Para o ciclo: O trabalho é igual numericamente a área interna ao ciclo. Da tabela de dados V1 = 0,001252 Então, para o ciclo: 8 Marcar para revisão (Fundação Carlos Uma caixa, com isolamento perfeito, contendo um gás, é mostrado na figura abaixo. gás isolamento S placa bateria Fechando-se a chave S, verifica-se que o trabalho será nulo se o sistema considerado forA o gás e placa. B a placa. C a caixa. D a bateria. E o gás. Resposta correta Parabéns, você selecionou a alternativa correta. Confira o gabarito comentado! Gabarito Comentado Gabarito: o gás. Justificativa: 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. gás receberá a energia da placa de aquecimento na forma de calor, que por sua vez foi alimentada com o trabalho elétrico da bateria.9 Marcar para revisão (Petrobras / 2018) Um sistema termodinâmico está submetido a um ciclo composto por três processos. No primeiro, o sistema recebe 40kJ de calor e executa um trabalho de 40kJ. No segundo processo, são cedidos 120kJ de calor, porém a energia interna é constante. No terceiro processo, 20kJ de calor são retirados do sistema. Com base nas informações do texto, é correto afirmar que, durante o ciclo, a variação total de energia interna é A B +10 kJ. C -15 D -100 E 140 kJ.Resposta correta Parabéns, você selecionou a alternativa correta. Confira o gabarito comentado! Gabarito Comentado A resposta correta é 0 kJ. Isso se deve ao fato de que, em um ciclo termodinâmico, a variação total de energia interna é sempre zero. Isso ocorre porque a energia interna é uma variável de estado, o que significa que seu valor depende apenas do estado atual do sistema, não do caminho que o sistema tomou para chegar a esse estado. Portanto, após um ciclo completo, o sistema retorna ao seu estado original, e a variação total de energia interna é zero. No primeiro processo, o sistema recebe e executa a mesma quantidade de energia, mantendo a energia interna constante. No segundo processo, apesar da cedência de calor, a energia interna permanece constante. No terceiro processo, o calor é retirado, mas a energia interna não é alterada, mantendo a variação total de energia interna igual a zero ao longo do ciclo. 10 Marcar para revisão (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 0, 05m3 Considere que calor é trocado com o gás, de forma que a relação pV2 seja constante, sendo p a pressão, e V o volume do gás. Assim, o trabalho realizado pelo sistema para que o volume final alcance 0, 1m3 será, em kJ, de:A 7,5 B 10,0 C 12,5 D 15,0 E 17,5 Resposta correta você selecionou a alternativa correta. Confira o gabarito comentado! Gabarito Comentado Gabarito: 7,5 Justificativa: processo politrópico pV2 = constante Processo politrópico com = 2.2 2 = P2V2 P2 = P1 = 300 x 0,05) 0,1 = 75 kPa P2V2 - P1V1 75 0,1 - 300 0,05 = 7,5 kJ 1-n 2