L.E.3 2ª Lei da Termodinâmica Ciclo de Carnot e Entropia

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Termodinâmica Aplicada – Engenharia Mecânica - 1º semestre de 2015 
 
 
Termodinâmica Aplicada 
 
Lista de Exercícios nº 3 – 2ª Lei da Termodinâmica, Ciclo de Carnot e 
Entropia 
 
 
Exercício nº 1 
 
 Selecione a frase mais aceitável do enunciado de Kelvin-Planck da segunda lei 
da termodinâmica. 
a) Nenhum processo pode produzir mais trabalho que o calor que recebe. 
b) Nenhuma máquina pode produzir mais trabalho que o calor que recebe. 
c) Uma máquina não pode produzir trabalho sem receber calor. 
d) Uma máquina tem que rejeitar calor. 
 
 
Exercício nº 2 
 
 Uma máquina de Carnot opera entre reservatórios a 20 ºC e 200 ºC. Se 10 kW de 
potência são produzidos, determine a taxa de calor rejeitado. 
 
 
Exercício nº 3 
 
 Um refrigerador de Carnot requer 10 kW para remover 20 kJ/s de um 
reservatório a 20 ºC. Determine a temperatura do reservatório de alta temperatura. 
 
 
Exercício nº 4 
 
 Uma usina elétrica queima 1000 kg de carvão a cada hora e produz 500 kW de 
potência. Calcule a eficiência térmica total se cada quilograma de carvão produz 6 MJ 
de calor. 
 
 
Exercício nº 5 
 
 Uma companhia de geração de força deseja utilizar um manancial de água 
quente de um lençol subterrâneo para aquecer uma máquina térmica. Se o lençol está a 
95 ºC estime a potência máxima na saída, se uma vazão de massa de 0,2 kg/s for 
possível. A atmosfera está a 20 ºC. 
 
 
 
 
Termodinâmica Aplicada – Engenharia Mecânica - 1º semestre de 2015 
Exercício nº 6 
 
 Demonstre que a equação p2/p1 = (v1/v2)k resulta das equações, 
 
s2-s1 = cv ln T2/T1 + R ln v2/v1 e s2-s1 = cp ln T2/T1 + R ln p2/p1. 
 
 
Exercício nº 7 
 
 Dez quilogramas de ar são expandidos isoentropicamente de 500 ºC e 6 MPa 
para 400 kPa. Determine o trabalho produzido. 
 
 
Exercício nº 8 
 
 Uma máquina de Carnot produz 100 kW de potência operando entre dois 
reservatórios de temperatura a 100 ºC e 1000 ºC. Calcule a mudança de entropia para os 
dois reservatórios depois de 20 minutos de operação 
 
 
Exercício nº 9 
 
 Dois quilogramas de ar são aquecidos a uma pressão constante de 200 kPa para 
500 ºC. Calcule a mudança de entropia se o volume inicial for de 0,8 m3. 
 
 
Exercício nº 10 
 
 Um pistão permite que o ar se expanda de 6 MPa para 200 kPa. O volume inicial 
e a temperatura são de 500 cm3 e 800 ºC. Se a temperatura for mantida constante, 
calcule a transmissão de calor e a variação de entropia. 
 
 
Exercício nº 11 
 
 Escreva aproximadamente uma página sobre a psicrometria. 
 
Exercício nº 12 
 
 Escreva aproximadamente uma página sobre a criogenia. 
 
 
 
Termodinâmica Aplicada – Engenharia Mecânica - 1º semestre de 2015 
Respostas 
 
1) 
 
2) 16,3 kJ/s 
 
3) 439,5 K 
 
4) 0,3 
 
5) 12,8 kW 
 
 
6) 
 
7) 2986 kJ 
 
8) – 133,3 kJ/K; 133,3 kJ/K 
 
9) 2,04 kJ/K 
 
10) 10,2 kJ; 9,51 kJ/K