Termodinâmica Aplicada - Exercicios Setembro 2013

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TEQ 00094 – Termodinâmica Aplicada 
Exercícios da 1ª Unidade – Setembro de 2013 
 
1. Em um cilindro rígido, constituído por paredes condutoras de calor, estão confinados 0,35 mols de um gás 
(massa molecular do gás = 28 g mol-1). Deseja-se aumentar a energia interna do gás em 1700 J g-1, mediante 
aquecimento produzido por uma chama de gás GLP. Sabendo que a queima de 1 kg de GLP gera 11 500 kcal, 
determine a quantidade mínima de GLP necessária para produzir a elevação de energia interna desejada 
para o gás. Dado: 1 cal = 4,18 J. 
 
2. Considere o seguinte processo envolvendo um sistema fechado, constituído por 4 etapas assim definidas: 
Etapa 1: o sistema recebe 580 J na forma de calor e se expande, produzindo 170 J de trabalho. 
Etapa 2: o sistema é expandido adiabaticamente, produzindo 100 J de trabalho. 
Etapa 3: o sistema libera 370 J na forma de calor, mas seu volume total permanece constante. 
Etapa 4: o sistema é retornado ao seu estado original, por meio de uma transformação adiabática. 
 
a. Calcule a variação de energia interna em cada etapa e também para o processo. 
b. Calcule a eficiência energética do processo, definida com a razão entre o trabalho total líquido 
produzido e a quantidade de calor recebido (valores absolutos). 
 
3. Em um dispositivo do tipo cilindro-pistão livre de atrito e termicamente isolado, tem-se uma certa 
quantidade de ar e uma resistência elétrica que é usada para aquecê-lo, conforme a figura. A pressão 
atmosférica é de 100 kPa, o pistão possui massa igual a 50 kg e uma área de contato com o gás igual a 0,1 
m2. A passagem de corrente elétrica pela resistência aquece o ar e aumenta lentamente seu volume em 
0,045 m3. A massa total de ar contida no cilindro é igual a 0,3 kg e sua energia interna específica, como 
resultado do processo, aumenta em 42,2 kJ kg-1. A aceleração local da gravidade é igual a 9,8 m s-2. Com base 
nessas informações, calcule a quantidade de calor transferida da resistência para o ar considerando: 
a. O sistema constituído apenas pelo ar 
b. O sistema formado pelo conjunto ar e pistão. 
 
 
 
 
 
4. Um sistema experimenta um processo cíclico mecanicamente reversível (ABC), representado na figura a 
seguir. Calcule o trabalho associado a cada etapa. 
 
 
 
 
 
 
Ar 
Pistão 
P (Pa) 
Vt (m3) 
5000 
2000 
2 5 
A 
B C