Lista 1 - Com resolução

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Termodinâmica I para Engenharia Química 
Prof. Eduardo R. A. Lima 
Lista 1 
1. Meio mol de um gás ideal se expande isotermicamente (a 27ºC) contra uma pressão 
constante de 1 atm, até duplicar o seu volume, ficando em equilíbrio com a pressão 
externa. Calcular a variação de energia interna e de entalpia, o calor fornecido para 
manter constante a temperatura do gás, e a variação da entropia do sistema. 
 
2. Água líquida a 80oF [26,67oC] escoa em um tubo horizontal, no qual não há transferência 
de calor e de trabalho com as vizinhanças. Sua velocidade é de 40ft/s [12,19 m/s] em uma 
seção do tubo com diâmetro interno de 1in [2,54 cm]. A água passa desta seção para 
outra, onde ocorre um aumento brusco de diâmetro. Qual a variação da temperatura da 
água se o diâmetro da 2ª seção for de 1,5 in [3,81 cm] ? E se ele for de 3 in [7,62 cm] ? 
Qual seria a variação máxima da temperatura para um aumento brusco de diâmetro? 
 
3. Deduza a equação para o trabalho na compressão isotérmica reversível de 1 mol de gás 
em um dispositivo pistão/cilindro, sendo o volume do gás dado por V = RT/P + b, sendo 
b uma constante. 
 
4. Dióxido de carbono gasoso entra em um compressor resfriado a água, nas condições 
iniciais P1 = 15 psia e T1 = 50
o
F, e é descarregado nas condições finais P2 = 520 psia e 
T2 = 200
o
F. O CO2 alimentado escoa por um tubo de 4 polegadas de diâmetro, a uma 
velocidade de 20 ft/s, e é descarregado por um tudo de 1 polegada. O trabalho de eixo 
fornecido pelo compressor é igual a 5.360 Btu/mol. Qual é a taxa de transferência de 
calor saindo do compressor em Btu/h? Dados: H1 = 307 Btu/lbm ; H2 = 330 Btu/lbm ; 
V1 = 9,25 ft
3
/lbm ; V2 = 0,28 ft
3
/lbm. 
 
5. Mostre que W e Q são dados por 
)(PVVdPW  
 ; 
 VdPHQ
 
em um processo arbitrário, sem escoamento e mecanicamente reversível. 
 
 
 
 
 
6. Considerando 1 kg de água líquida [considere Cp = 1 cal/(g.oC) constante] : 
a. Inicialmente a 0oC, ela é aquecida, a pressão constante, até 100oC pelo contato 
com um reservatório de calor a 100
o
C. Qual é a variação de entropia da água? E 
do reservatório de calor? Qual o Stotal? 
b. Inicialmente a 0oC, ela é primeiramente aquecida, a pressão constante, até 50oC 
pelo contato com um reservatório de calor a 50
o
C e então até 100
o
C pelo contato 
com um reservatório a 100
o
C. Qual o Stotal? 
c. Explique como a água poderia ser aquecida de 0 a 100oC com Stotal = 0. 
 
7. Sabendo-se que a equação de Boltzmann é 
lnS k 
, escreva o significado de 

. 
Mostre que a variação de entropia devido à expansão de V1 para V2 = 2V1 (a T=300K ) de 
um mol de gás ideal é de R ln(2).