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LISTA 1 – TERMODINÂMICA 
AULA 2 
1. Considere a água como fluido de trabalho. Apresente os valores da pressão, temperatura, volume 
específico e título (se aplicável) para os seguintes estados: 
a) 0,5 MPa e 20 °C; 
b) 500 kPa e 0,20 m³/kg; 
c) 1400 kPa e 200 °C; 
d) 300 °C e x = 0,8. 
 
2. Considere a amônia como fluido de trabalho. Utilize os valores das tabelas de propriedades 
termodinâmicas da amônia para determinar a fase, pressão, temperatura, volume específico e título 
(se aplicável) dos seguintes estados: 
a) -10 °C, 150 kPa; 
b) 20 °C, 100 kPa; 
c) 60 °C, x = 0,25. 
 
3. Um tanque de 2 m³ contém metano a -30 °C e 3 MPa. Determine a massa de gás armazenada no 
tanque. Estime o erro percentual na determinação dessa massa se admitirmos que o metano se 
comporta como um gás perfeito (R = 0,51835 kJ/kg.K). 
Resposta: 10,88% menor (com a utilização das tabelas m=53,42 kg, considerando gás ideal 
m=47,61 kg) 
 
4. Um tanque, com volume de 400 m³, está sendo construído para armazenar gás natural liquefeito 
(GNL). Admita, neste problema, que o GNL seja constituído por metano puro. Se o tanque deve 
conter 90% de líquido e 10% de vapor, em volume, a 100 kPa, qual será a massa, em kg, de GNL 
contida no tanque? Qual será o título nesse estado? 
 Resposta: m = 152547,6 kg. x = 0,046% 
 
5. Um reservatório rígido e estanque, com capacidade de 2 m³, contém R-134a saturado a 10°C. O 
refrigerante é, então, aquecido e notou-se que a fase líquida desaparece quando a temperatura 
atinge 50 °C. Nestas condições, determine a pressão no estado final do processo de aquecimento e a 
massa inicial de líquido no reservatório. 
Resposta: p = 1,318 MPa. = 93,294 kg 
 
6. Inicialmente, um tanque rígido, com volume de 1 m³, contém a 0,6 MPa e 400 K. Suponha que 
ocorra o vazamento de 0,5 kg de para a atmosfera. Sabendo que a temperatura do no tanque 
após o vazamento é 375 K, determine a pressão no tanque no estado final desse processo 
(Considere um gás perfeito com R = 0,2968 kJ/kg.K). 
Resposta: p = 506,9 kPa 
7. Um tanque rígido com volume de 1 m³ contém propano a 100 kPa e 300 K e está conectado, através 
de uma tubulação com válvula, a outro tanque com volume de 0,5 m³ que contém propano a 250 
kPa e 400 K. A válvula é aberta e espera-se até que a pressão se torne uniforme. Sabendo que a 
temperatura final de equilíbrio é 325 K, determine a pressão no final desse processo (Considere 
propano um gás perfeito com R = 0,1886 kJ/kg.K). 
Resposta: p = 139,9 kPa 
 
AULA 3 
8. Consideremos como sistema o gás contido no conjunto cilindro-êmbolo. Observe que vários pesos 
pequenos estão colocados sobre o êmbolo. A pressão inicial é igual a 200 kPa e o volume inicial do 
gás é 0,04 m³. 
a) Coloquemos uma fonte de calor embaixo do cilindro e deixemos que o volume do gás aumente 
para 0,1 m³, enquanto a pressão permanece constante. Calcular o trabalho realizado pelo 
sistema durante o processo. 
Resposta: = 12 kJ 
b) Consideremos o mesmo sistema e as mesmas condições iniciais, sendo que o fluido se comporte 
como uma transformação politrópica ( ), porém, ao mesmo tempo que a fonte 
de calor está sob o cilindro e o êmbolo se levanta, removamos os pesos deste, de tal maneira 
que durante o processo a temperatura do gás se mantém constante (volume do gás no final do 
processo = 0,1 m³). 
Resposta: = 7,33 kJ 
c) Consideremos o mesmo sistema, porém, durante a transferência de calor, removamos os pesos, 
de tal maneira que a expressão = constante descreva a relação entre a pressão e o 
volume durante o processo. Novamente, o volume final é 0,1 m³. Calcule o trabalho no 
processo. 
Resposta: = 60,77 kPa. = 6,41 kJ 
 
9. O conjunto cilindro - pistão mostrado contém 0,1 kg de água a 1000 kPa e 500 °C e o módulo da 
força que atua sobre o pistão é constante. A água é então resfriada até que o volume interno do 
conjunto seja igual a metade do volume inicial. Nesta condição, o pistão fica encostado no esbarro. 
Após este processo, a água é resfriada até 25 °C. Determine a pressão da água no estado final, o 
trabalho total realizado nos processo. 
 
Resposta: = 3,169 kPa kPa. = -17,7 kJ 
10. Um conjunto cilindro-pistão opera a pressão constante e, inicialmente, contém 0,2 kg de vapor 
saturado de água a 400 kPa. O conjunto é resfriado até que o volume da água se torne igual a 
metade do inicial. Determine o trabalho realizado nesse processo. 
Resposta: W = 18,5 kJ 
 
11. Um conjunto cilindro-pistão contém ar. Inicialmente, o ar está a 600 kPa, 290 K e o volume ocupado 
pelo ar é 0,01 m³. Um processo a pressão constante é realizado e detecta-se o fornecimento de 54 
kJ de trabalho. Determine o volume e a temperatura no estado final desse processo (ar pode ser 
considerado com um gás perfeito). 
Resposta: V = 0,1 m³. T = 2900 K 
 
12. Um conjunto cilindro-pistão sem atrito contém 5,0 kg de vapor de refrigerante R-134a a 1000 kPa e 
140 °C. O sistema é resfriado a pressão constante, até que o refrigerante apresente título igual a 
25%. Calcular o trabalho realizado durante esse processo. 
Resposta: W = -129,76 kJ 
 
13. Uma amostra de gás Hélio expande do estado inicial (p = 125 kPa, T = 350 K e V = 0,25 m³) até o 
estado final onde p = 100 kPa. Sabendo que a expansão é politrópica, com n = 1,667, determine o 
trabalho realizado no processo. 
Resposta: W = -4,003 kJ 
 
14. Um conjunto cilindro- pistão contém 1,5 kg de ar. Inicialmente, a temperatura e a pressão no ar são 
iguais a 300 K e 150 kPa. O ar é então aquecido em dois processos sucessivos. O primeiro processo 
ocorre a volume constante e a temperatura é elevada até atingir 1000 K. Já o segundo processo 
ocorre a pressão constante e termina quando a temperatura do ar se torna igual a 1500 K. 
Determine o volume do ar no estado final do segundo processo e o trabalho realizado nos dois 
processos (Considere ar um gás perfeito com R = 0,287 kJ/kg.K). 
Resposta: W = 215,25 kJ 
 
AULA 4 
15. Determine, para a água e nos estados indicados, as propriedades que faltam (p, T, x e v): 
a) T = 300 °C, u = 2780 kJ/kg 
b) p = 2000 kPa, u = 2000 kJ/kg 
 
16. Um cilindro provido de pistão contém 0,5 kg de vapor d'água a 0,4 MPa e apresenta inicialmente um 
volume de 0,1 m³. Transfere-se calor ao vapor até que a temperatura atinja 300 °C, enquanto a 
pressão permanece constante. Determinar o calor transferido e o trabalho realizado nesse processo. 
Resposta: = 771 kJ 
 
17. Um vaso rígido contém 0,75 kg de água. Inicialmente, a temperatura e a pressão são iguais a 300 °C 
e 1200 kPa. A água é então resfriada até que a pressão atinja 300 kPa. Determine a temperatura no 
estado final do processo, o trabalho realizado e o calor transferido no processo descrito. 
Resposta: T = 133,55 °C, W = 0, Q = -1147,97 kJ 
 
18. (2,0) Um arranjo pistão-cilindro que não sofre atrito inicialmente contém 0,05 m³ de refrigerante R-
134a líquido saturado. O pistão está livre para se mover e sua massa é tal que mantém ao longo do 
processo a pressão de 500 kPa sobre o refrigerante. O refrigerante é então aquecido até que sua 
temperatura atinja 70 °C. Calcule o trabalho realizado durante esse processo. 
 
Resposta: = 1601,3 kJ 
 
19. Um vaso rígido de 10 litros inicialmente contém uma mistura de líquido e vapor de água a 100 °C 
com título de 12,3%. A mistura é então aquecida até que a sua temperatura seja de 150 °C (ao final 
do processo o estado é uma mistura de líquido e vapor de água). Calcule a transferência de calor 
necessária para este processo. 
 
Resposta: = 46,83 kJ 
 
20. Um conjunto cilindro-pistão opera a pressãoconstante e igual a 200 kPa. Inicialmente, o título e o 
volume são iguais a 0,7 e 0,1 m³. Transfere-se calor à água até que sua temperatura atinja 200 °C. 
Determine o trabalho e o calor transferido no processo. 
Resposta: W = 14,83 kJ, Q = 132,91 kJ 
 
21. Um conjunto cilindro-pistão inicialmente apresenta volume interno igual a 0,01 m³ e contém ar a 
600 kPa e 290 K. Sabendo que o ar realiza um trabalho de 54 kJ e que o conjunto opera a pressão 
constante, determine a temperatura do ar no estado final e o calor transferido no processo 
(Considere ar um gás perfeito com R = 0,287 kJ/kg.K – extrair os valores de energia interna 
específica da tabela A7 – propriedades termodinâmicas do ar – com entrada de temperatura). 
Resposta: T = 2899,6 K, Q = 223,92 kJ 
 
AULA 5 
22. Considere um condensador resfriado a água (no estado líquido) de um sistema de refrigeração de 
grande porte que utiliza R-134a como fluido refrigerante. O refrigerante entra no condensador a 60 
°C e 1 MPa e o deixa como líquido a 0,95 MPa e 35 °C. A água de resfriamento entra no condensador 
a 10 °C e sai a 20 °C. Sabendo que a vazão de refrigerante é igual a 0,2 kg/s, determine a vazão de 
água de resfriamento neste condensador. Considere que não há transferência de calor para o 
ambiente externo. 
Resposta: ̇ 
 
 
23. Vapor d'água a 0,6 MPa e 200 °C entra num bocal isolado termicamente com uma velocidade de 50 
m/s e sai, com velocidade de 600 m/s, a pressão de 0,15 MPa. Determine, no estado final, a 
temperatura do vapor se este estiver superaquecido ou o título se estiver saturado. 
Resposta: 
 
24. Consideremos o processo de estrangulamento numa válvula de expansão, ou através do tubo 
capilar, num ciclo de refrigeração por compressão de vapor. Nesse processo, a pressão do 
refrigerante cai da alta pressão no condensador para a baixa pressão no evaporador e, durante este 
processo, uma parte do líquido vaporiza. Se considerarmos o processo como adiabático, o título do 
refrigerante ao entrar no evaporador pode ser calculado. 
Admitindo que o fluido refrigerante seja amônia, que esta entra na válvula de expansão a 1,5 MPa e 
a 35 °C e que a pressão, ao deixar a válvula, é de 291 kPa, calcule o título da amônia na saída da 
válvula de expansão. 
Resposta: 
 
 
25. A vazão em massa de vapor d'água na seção de alimentação de uma turbina é 1,5 kg/s e o calor 
transferido da turbina é 8,5 kW. São conhecidos os seguintes dados abaixo para o vapor d'água que 
entra e sai da turbina. Determine a potência fornecida pela turbina. 
Resposta: ̇ 
 
 
 
26. O compressor utilizado numa indústria química é alimentado com dióxido de carbono a 100 kPa e 
280 K. A velocidade do escoamento na seção de alimentação é baixa. A pressão e a temperatura na 
seção de descarga do compressor são iguais a 1100 kPa e 500 K. O dióxido de carbono deixa o 
compressor a 25 m/s e escoa para um pós — resfriador ("aftercooler") que é um trocador de calor. 
O dióxido de carbono deixa o trocador de calor a 1100 kPa e 350 K. Sabendo que a potência utilizada 
no acionamento do compressor é 50 kW, determine a taxa de transferência de calor no pós — 
resfriador. 
Resposta: ̇ 
 
 
27. Considere a central de potência simples mostrada na figura. O fluido de trabalho utilizado no ciclo é 
água e nós conhecemos os seguintes dados operacionais: 
 Pressão Temperatura ou título 
Saída do gerador de vapor 2 MPa 300 °C 
Entrada da turbina 1,9 MPa 290 °C 
Saída da turbina / 
entrada compressor 
15 kPa 90% 
Saída do condensador / 
Entrada da bomba 
14 kPa 45 °C 
 
O trabalho da bomba é 4 kJ/kg. 
Determine as seguintes quantidades (por kg de fluido que escoa através da unidade): 
1. Calor transferido na linha de vapor entre o gerador de vapor e a turbina. 
2. Trabalho da turbina. 
3. Calor transferido no condensador. 
4. Calor transferido no gerador de vapor. 
 
Resposta: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
28. O sistema de refrigeração mostrado na Fig. 6.13 utiliza R-134a como fluido de trabalho. A vazão em 
massa de refrigerante no ciclo é 0,1 kg/s e a potência consumida no compressor é igual a 5,0 kW. As 
características operacionais do ciclo de refrigeração são: 
 
 
 
 
 
 
 
As variações da energia cinética e da energia potencial são desprezíveis. 
Determine: 
1. O título do refrigerante na seção de entrada do evaporador. 
2. A taxa de transferência de calor no evaporador. 
3. A taxa de transferência de calor no compressor. 
 
 
As variações da energia cinética e da energia potencial são desprezíveis. 
Determine: 
a. O título do refrigerante na seção de entrada do evaporador. 
b. A taxa de transferência de calor no evaporador. 
c. A taxa de transferência de calor no compressor. 
 
Resposta: 
 
 ̇ 
 ̇ 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
29. Vapor d'água a pressão de 1,4 MPa e 300 °C escoa no tubo indicado na Fig. 6.14. Um tanque, 
inicialmente evacuado, está conectado a esse tubo através de uma ramificação com válvula. Abre-se 
a válvula e o vapor enche o tanque até que a pressão atinja 1,4 MPa. Nesta condição, a válvula é 
fechada. O processo é adiabático e as variações de energias cinética e potencial são desprezíveis. 
Nestas condições, determine a temperatura final do vapor no tanque. 
Resposta: