Lista de exercícios Aula 03

Esta é uma pré-visualização de arquivo. Entre para ver o arquivo original

1 
 
Universidade São Francisco – Campus Itatiba 
Termodinâmica 
Professora: Monica Felippe 
Lista de exercícios Aula 3 – Primeira Lei da Termodinâmica 
1. Calcular a variação da energia interna de uma amostra de 1Kg de água na transição de fase em que 
ela passa de líquido para vapor a temperatura constante de 100°C e a pressão constante de 1 atm, 
no qual houve expansão do volume. 
 
2. Um gás encontra-se confinado em um cilindro por um pistão. A pressão inicial do gás é de 7 bar e 
seu volume é de 0,10 m³. O pistão é mantido imóvel por presilhas localizadas na parede do cilindro. 
O equipamento completo encontra-se no vácuo total. Qual é a variação de energia do 
equipamento, se as presilhas forem removidas de tal forma que o gás se expanda subitamente para 
o dobro do seu volume inicial, mas no final do processo o pistão é novamente retido pelas presilhas 
na posição inicial? 
 
3. Calcule a variação da energia interna e da entalpia para 1,5 Kg de água, quando ele é vaporizado na 
temperatura constante de 100°C e sob uma pressão constante de 101,33 kPa. Foi adicionada uma 
quantidade de calor no sistema de 2256,9 kJ. 
 
4. Considere o arranjo cilindro-êmbolo, no qual um êmbolo está livre para deslizar sem atrito entre 
dois conjuntos de batentes. Quando o êmbolo repousa sobre os batentes inferiores o volume 
fechado é de 425 litros, e quando encosta nos batentes superiores é 850 litros. Inicialmente o 
cilindro está cheio de água a 0,1 MPa e título de 20 %. A água é então aquecida até atingir o estado 
de vapor saturado. Sabendo-se que a massa do êmbolo é tal que uma pressão de 0,35 MPa é 
necessária para movê-lo contra a pressão atmosférica, determinar: 
a. A pressão final no cilindro 
b. O calor transferido e o trabalho realizado durante o processo 
 
5. Um gás encontra-se confinado em um cilindro por um pistão. A pressão inicial do gás é de 7 bar e seu 
volume é de 0,10 m³. O pistão é mantido imóvel por presilhas localizadas na parede do cilindro. O 
equipamento completo encontra-se a pressão atmosférica de 101,3kPa. Qual é a variação de energia 
do equipamento, se as presilhas forem removidas de tal forma que o gás se expanda subitamente 
para o dobro do seu volume inicial? 
 
6. Considere a Figura que representa um sistema quando elevado de um estado A para um estado B. 
Na trajetória acb, 100J de calor fluiu para o sistema e 40J de trabalho foi realizado pelo sistema. Qual 
2 
 
a quantidade de calor que flui para o sistema se ele realiza um trabalho de 20J? Se o sistema retorna 
para a pela trajetória bda e é realizado um trabalho sobre o sistema de 30J, haverá perda ou o sistema 
absorverá calor? Quanto? 
 
 
7. Um calorímetro tipo bomba é usado para medir a energia liberada por uma certa reação química. O 
calorímetro é um recipiente fechado contendo as substâncias químicas e localizado num grande tanque de 
água. Quando as substâncias químicas reagem é transferido calor da bomba para a água, fazendo a 
temperatura desta subir. A potência de acionamento de um agitador usado para circular a água é 0,08 HP. 
Num período de 20 minutos o calor transferido da bomba é 400 kcal e o calor transferido da água para o meio 
é 25 kcal. Admitindo que não há evaporação de água, determinar o aumento da energia interna da água. 
Solução 
 
Potência do motor = 0,08 HP Q1 = 400 kcal Q2 = 25 kcal t = 20 min 
 
8. Um cilindro contém 100 gramas de vapor saturado de água a 100°C, como mostrado na figura a seguir. Nesse 
estado a mola toca o êmbolo, mas não exerce força sobre ele. Transfere-se então calor para a água, fazendo 
o êmbolo subir. Durante o processo a força da mola é proporcional ao deslocamento, com uma constante de 
mola de 500 N/cm. A área do êmbolo é 465 cm2. 
a. Qual a temperatura no cilindro quando a pressão atinge 0,25 MPa? 
b. Qual a quantidade de calor transferida durante o processo? 
 
3