Lista de exercícios de revisão

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Questão 1. Um engenheiro mecânico está analisando os componentes de um ciclo de potência a 
vapor (Ciclo Rankine) para otimização de energia. Ele precisa identificar e classificar três 
componentes distintos: 
I. A Caldeira: Onde a água líquida recebe calor e se transforma em vapor de alta pressão; 
II. O Cilindro de um Pistão (fechado e isolado): Contendo uma massa fixa de gás hélio, que sofre 
uma compressão rápida, sem trocas de calor com o ambiente; 
III. O Condensador: Onde o vapor de exaustão da turbina é resfriado pela água fria de um rio, sem 
misturar as águas, e a água quente sai para o ambiente. 
Neste contexto, classifique os três componentes (Caldeira, Cilindro, Condensador) como sistema 
aberto, fechado ou isolado, justificando sua resposta com base na troca de massa e energia 
(calor/trabalho) através de suas fronteiras. 
 
Questão 2. Considere três corpos (ou sistemas) distintos: A, B e C. Os corpos A e B estão 
separados um do outro por uma parede adiabática (isolante), mas ambos estão em contato térmico 
com o corpo C, que funciona como um termômetro (parede diatérmica/condutora). Neste contexto, 
pede – se 
a) Defina o que é a Lei Zero da Termodinâmica com base no cenário acima. 
b) Explique, com suas próprias palavras, por que essa lei é essencial para o funcionamento de um 
termômetro comum. 
c) Se o corpo A estiver em equilíbrio térmico com C e o corpo B também estiver em equilíbrio 
térmico com C, o que se pode afirmar sobre a relação térmica entre A e B ? 
 
Questão 3. Um engenheiro está analisando o comportamento de um gás ideal dentro de um cilindro 
de pistão, parte de um motor experimental movido a ar comprimido. O gás passa por três etapas 
distintas em um ciclo fechado: 
1. Etapa A →B (Expansão no Aquecedor): O gás recebe calor e se expande. O pistão se 
move para fora, mas a pressão interna é mantida constante devido ao ajuste automático do 
pistão para equilibrar com a pressão atmosférica. 
2. Etapa B → C (Resfriamento na Válvula): A saída de ar é fechada (volume constante) e o 
gás é resfriado, reduzindo sua pressão; 
3. Etapa C → A (Compressão Isotérmica): O gás é comprimido de volta ao volume inicial 
enquanto sua temperatura é mantida constante por um sistema de refrigeração externa. 
Neste contexto, responda: 
 
 
Disciplina: Termodinâmica Turma: 5º período 
Professor: Herbert Torres Data: 22/04/2026 
Aluno(a): 
Lista de 
exercício 
de revisão 
Conteúdos: , Introdução à termodinâmica; Gás ideal, Trabalho de fronteira 
móvel e calor. 
Curso de bacharel em Engenharia Mecânica 
a) Identifique qual das etapas (A →B, B → C e C → A) representa um processo isobárico, um 
processo isocórico e um processo isotérmico; 
 
b) Justifique sua resposta com base nas características físicas descritas para cada etapa. 
Questão 4. Um processo reversível para um sistema pode ser entendido como aquele que permite 
ser invertido totalmente, sem deixar vestígios em si ou no meio. Considere as afirmativas a seguir: 
I - Quando existir expansão livre, o sistema será reversível. 
II - A troca de calor com diferença finita de temperatura é um fator de irreversibilidade. 
III - Sistemas onde ocorra histerese, isto é: mantém uma deformação mesmo após a remoção do 
estímulo inicial que a causou, são considerados irreversíveis. 
São corretas as afirmativas: 
a) I, apenas 
b) II, apenas 
c) I e III, apenas 
d) II e III, apenas 
e) I, II e III 
Questão 5. Um sistema, isolado termicamente da vizinhança, consiste em dois recipientes 
conectados por uma barra cilíndrica de alumínio ( K = 200 W/m.K). O recipiente A contem gelo em 
fusão a 0°C e o recipiente B contém água fervente a 100°C. A barra de alumínio possui as seguintes 
características: 
• Comprimento: 50 cm; 
• Área da seção transversal: 2 cm2. 
Admitindo que o fluxo de calor ocorra apenas ao longo da barra, a quantidade de calor, em kJ, que 
atravessa a barra de alumínio após 5,0 minutos é, aproximadamente: 
a) 1,2 
b) 2,4 
c) 12,0 
d) 24,0 
e) 48,0 
 
Questão 6. Em um sistema de condicionamento de ar industrial, uma serpentina de resfriamento é 
utilizada para desumidificar e resfriar uma massa de ar quente e úmida. O ar passa pela serpentina 
a uma temperatura inicial de 35°C (estado 1) e sai a 15°C (estado 2). Durante esse processo, o 
vapor de água contido no ar atinge seu ponto de orvalho, condensando-se parcialmente na 
superfície da serpentina e drenando água líquida. 
Analise as trocas térmicas ocorridas no processo de arrefecimento e troca de fase descritos, 
considerando os conceitos de calor sensível (Qs)e calor latente (Ql). Assinale a alternativa que 
descreve corretamente a atuação da energia térmica no sistema: 
a) A queda de temperatura do ar de 35°C para 15°C caracteriza um calor latente, enquanto a 
condensação da água representa um calor sensível. 
b) A energia total removida é composta apenas por calor sensível, uma vez que a temperatura do 
ar diminui durante todo o processo. 
c) A condensação da água na serpentina libera calor latente de vaporização, o que significa que a 
temperatura da água diminui enquanto ela muda de fase. 
d) O processo envolve calor sensível ao reduzir a temperatura do ar (troca de temperatura) e calor 
latente ao remover a umidade (mudança de fase do vapor para líquido), ambos sem alterar a 
temperatura durante a transição de fase. 
e) O calor latente é o principal responsável pela redução da temperatura do ar seco, enquanto o 
calor sensível atua na condensação da água. 
 
Questão 7. Um arranjo cilindro – êmbolo contém V1=0,06 m³ de um gás, inicialmente a P1=200 kPa. 
Nesse estado, uma mola linear com constante de mola igual a 125 kN/m está tocando o êmbolo, 
mas sem exercer qualquer força sobre ele. Em seguida, calor é transferido para o gás, fazendo 
com que o êmbolo se desloque para cima e quadriplique o volume dentro do cilindro. Se a seção 
transversal do êmbolo for 0,30 m². Determine: 
a) A pressão final dentro do cilindro. 
 
b) O trabalho total realizado pelo gás. 
 
c) A parcela desse trabalho realizado contra a mola para comprimi-la.