GQ1-2013.2-E362M-GAB

Prévia do material em texto

FACULDADE DE ENGENHARIA MECÂNICA SOUZA MARQUES 
TERMODINÂMICA II 
GQ1 – 20/09/2013 
GABARITO 
 
Turma: E362M / E365M 
 
Questão 01: (3,0 Pontos) 
Um bloco com massa de 12 kg se move ao longo de uma superfície inclinada de 30º em relação a 
horizontal. O centro de gravidade do bloco é elevado a 3,5 m de altura e a energia cinética do bloco 
diminui de 40 J. Agem sobre o bloco duas forças: uma força R constante paralela à inclinação e uma 
força de gravidade. Suponha as superfícies sem atrito e g = 9,81 m/s
2
. Aplicando a 1ª lei da 
termodinâmica, determine a intensidade e o sentido da força R, em N. 
 
 
 
 
 
 
 
1Q2 = UEPECW2 

EPECW2 = 0 
 
mgZ + (–40) W2 = 0 
 
12 × 9,81 × 3,5 – 40 W2 = 0 
 
W2 = –372,02 J 
 
Px = P sen 30º = 12 × 9,81 × 0,5 = 58,86 N 
 
sen 30º = 3,5/D → D = 7,0 m 
 
W2 = (R – Px) × D → –372,02 = (R – 58,86) × 7,0 → R = 5,71 N 
 
Sentido da força de baixo para cima, igual ao sentido do movimento. 
 
Resolva as questões abaixo e marque a resposta correta: 
 
Questão 02: (3,0 Pontos) 
Inicialmente, p1 = 400 kPa e T1 = 400ºC, como mostrado na figura. Qual é o calor liberado quando o 
pistão sem atrito atinge uma parada total? 
a. 190 kJ 
b. 185 kJ 
c. 180 kJ 
d. 175 kJ 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Pistão sem atrito → p1 = p2 = p 
 
1Q2 = U + 1W2 = m (u2 – u1) + pV 
 
 
 
 m = 12 kg 
 
 30º 
 
 50 mm 
 
 
 Q 1 kg de vapor 
 
 Área do pistão = 2 m² 
 
 
 
Variação de volume V = 2 × 0,05 = 0,1 m3 
 
|1W2| = 0,1 × 400 = 40 kJ ; 1W2 < 0 (compressão) 
 
p1 = 400 kPa ; T1 = 400ºC → VSA 
 
u1 = 2964,36 kJ/kg h1 = 3273,41 kJ/kg ; 1= 0,77262 m
3
/kg 
 
 = V/m = 0,1 m3/kg ;  = 0,67262 m
3
/kg 
 
(m3/kg) u (kJ/kg) h (kJ/kg) 
0,65484 2804,81 3066,75 
0,67262 u2 h2 
0,77262 2964,36 3273,41 
 
u2 = 2828,9 kJ/kg 
 
h2 = 3097,95 kJ/kg 
 
1Q2 = 1 (2828,9 – 2964,36) + (–40) = –175,46 kJ 
 
1Q2 = m (h2 – h1) = –175,46 kJ 
 
Item d 
 
Questão 03: (2,0 Pontos) 
Um quilograma de ar é comprimido a uma temperatura constante de 100ºC até que o volume seja 
reduzido à metade do inicial. Quanto de calor é rejeitado neste processo? 
a. 42 kJ 
b. 53 kJ 
c. 67 kJ 
d. 74 kJ 
 
T constante → U = 0 → 1Q2 = 1W2 
 
1W2 = p1V1 ln V2 / V1 = mRT ln V2 / V1 = 1 × 0,2870 × 373 ln 0,5 = –74,2 kJ 
 
Item d 
 
Questão 04: (2,0 Pontos) 
Metano (m = 10,43 kg) é aquecido a uma pressão constante de 0ºC para 300 K. Quanto calor é necessário 
se p1 = 200 kPa? 
a. 731 kJ 
b. 692 kJ 
c. 676 kJ 
d. 623 kJ 
 
p1 = p2 = 200 kPa → 1Q2 = m (h2 – h1) 
 
T (K) h (kJ/kg) 
250 516,93 
273 h1 h1 = 566,88 kJ/kg 
275 571,22 
 
Para 300 K → h2 = 626,60 kJ/kg 
 
1Q2 = m (h2 – h1) = 10,43 × (626,60 – 566,88) = 623 kJ 
 
Item d