Exercícios Termodinâmica 2018-1 (1)

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Exercícios Termodinâmica – Aula 7 
1) Um conjunto cilindro-pistão aciona verticalmente para baixo, a partir do repouso, o 
martelo de massa 25 kg de uma máquina de forja, até a velocidade de 50 m/s. Sabendo 
que o curso do martelo é de 1m, determine a variação de energia total do martelo. 
Resp.: 31 kJ 
2) O macaco hidráulico de uma oficina levanta um automóvel de massa igual a 1750 kg. O 
curso do pistão é de 1,8m e a pressão na seção de descarga da bomba hidráulica que 
aciona o macaco é constante e igual a 800 kPa. Determine o aumento de energia 
potencial do automóvel e o volume de óleo que foi bombeado para o cilindro-pistão 
desse macaco. Resp.: 30,89 kg e 0,0386 mão desse macaco. Resp.: 30,89 kg e 0,0386 m³. 
3) Determine as fases e as propriedades P, T, v, u e x ( se aplicável) que faltam para: 
a) Água 5000kPa, u= 2999,6kJ/kg. Resp.: vapor, 450°C , 0,0633 m³/kg 
b) Amônia a 50°C, v= 0,0851 m³/kg Resp: vapor, 1600kPa, 1364,84 kJ/kg 
c) Amônia a 28°C, 1200kPa Resp: líquido, 0,001671m³/kg, 310,7148 kJ/kg 
4) Um tanque com capacidade de 0,6 m³ contém 12 kg de um gás ideal que apresenta 
massa molecular 24. A temperatura de 25°C. Qual é a pressão? Resp. = 2065,82kPa 
5) Um cilindro provido de pistão contém 0,55 kg de vapor d’água a 0,5 Mpa e apresenta 
inicialmente um volume de 0,2 m³. Transfere-se calor ao vapor até que a temperatura 
atinja 300°C, enquanto a pressão permanece constante. Determine o calor transferido 
e o trabalho realizado nesse processo. Resp. 1Q2 = 208,549 kJ e 1W2 = 43,714 kJ 
6) A vazão mássica de vapor d’água na secção de alimentação de uma turbina é de 1,6 
kg/s e o calor transferido da turbina é de 9,2 kW. São conhecidos os seguintes dados 
para o vapor d’água que entra e sai da turbina: 
Condições Entrada Saída 
Pressão 2 MPa 0,1 Mpa 
Temperatura 350 ºC - 
Título - 100% 
Velocidade 50 m/s 100 m/s 
Cota em relação ao plano 
de referência 
6 m 3m 
 g = 9,8066 m/s² 
Determine a potência fornecida pela turbina. Resp. = Wv.c = 723,248 kW 
7) Um recipiente com volume de 6m³ contém 0,06 m³ de água líquida saturada e 5,94 m³ 
de água no estado vapor saturado à pressão de 0,1 Mpa. Calor é transferido à água até 
que o recipiente contenha apenas vapor saturado. Determine o calor transferido nesse 
processo. Resp. = 1Q2 = 125920,9243 kJ 
8) “As baixas pressões, todos os gases reais aproximam-se do comportamento de gás ideal 
e, portanto, seus calores específicos dependem somente da temperatura. Os calores 
específicos dos gases reais a baixas pressões são chamados de calores específicos de 
gases ideais e, geralmente são identificados como Cp0 e Cv0 .” 
ÇENGEL, Y. A., BOLES, M. A. Termodinâmica. 
Porto Alegre:AMGH Editora Ltda., 7ªed., 2013 
Com base na afirmação acima, podemos calcular a variação de entalpia para um 
1kg de nitrogênio, quando este é aquecido de 200 a 1200 K. Admitindo que o 
mesmo se comporte como um gás ideal. Resp.= 1105,93 kJ/kg 
9) Vapor d’água a 500kPa e 350°C entra num bocal isolado termicamente com 
velocidade de 60 m/s e sai, com velocidade de 630 m/s, a pressão de 0,15 Mpa. 
Determine o estado final do vapor. ( se este estiver saturado, calcule o título). 
Resp. = hs = 2970, 95 kJ/kg. 
10) Um vaso com 0,7 m³ de volume contém 2,8 kg de uma mistura de água líquida e 
vapor em equilíbrio a uma pressão de 0,6Mpa. Calcular: a) volume e a massa de 
líquido e b) volume e a massa de vapor. Resp. a) 0,58464 kg e 0,0006436886 m³ 
b) 2,21536 kg e 0,699389152 m³ 
11) Um cilindro provido de pistão apresenta volume inicial de 0,4 m³ e contém 
nitrogênio, movimentando o pistão, até a pressão seja 2Mpa e a temperatura de 
150°C. Durante este processo, calor é transferido do nitrogênio e o trabalho é de 
30 kJ. Determinar o calor transferido. Resp. 1Q2 = 33,1218 kJ 
12) Um tanque com volume de 1 m³ contém um gás à temperatura e pressão 
ambientes de 20°C e 200kPa. Qual é a massa contida no tanque se o gás for: 
a) Ar b) neônio c)propano d) acetileno e) hélio f) metano g) óxido nitroso 
Resp. a) 2,3771 kg b)1,656 kg c)3,6183 kg d) 2,13668 kg e)0,328471 kg f)1,32 kg 
g) 3,61 kg 
13) Calcule a energia interna específica do refrigerante R-134ª superaquecido a 
0,4Mpa e 70°C. Resp. u = 433,9514 kJ/kg 
14) Considere a central de potência com uma única linha de vapor d’água, como mostrado 
na figura abaixo. Os dados a seguir são dessa usina, em que os estados são numerados 
em cada ponto da tubulação, e é fornecido um trabalho específico para a bomba igual a 
4kJ/kg. 
Localização Pressão Temperatura ou Título 
1 2 MPa 300°C 
2 1,9 MPa 290°C 
3 15kPa 90% 
4 14kPa 45°C 
 
 
Determine as seguintes quantidades por kg de fluido que escoa nos componentes: 
a)Calor transferido na linha entre a caldeira e a turbina. Resp: -21,07 kJ/kg 
b)Trabalho da turbina. Resp: 640,73 kJ/kg 
c) Calor transferido no condensador Resp: -2173,28 kJ/kg 
d)Calor transferido na caldeira. Resp: 2831,07 kJ/kg 
 
15) Ar é admitido em um compressor que opera em regime permanente com uma 
pressão de 100 kPa, temperatura igual a 290 K e a uma velocidade de 6m/s 
através de uma entrada cuja área é de 0,1 m². Na saída a pressão é de 700kPa, 
a temperatura é 460K e a velocidade é de 2 m/s. A transferência de calor do 
compressor para a sua vizinhança ocorre a uma taxa de 180kJ/mim. Empregando 
o modelo de gás ideal, calcule a potência do compressor em kW. Resp: -126,9166 
kW