Lista Termodinâmica

Prévia do material em texto

Lista Termodinâmica I - Conversão de unidades e
conceitos básicos
1) Um barômetro registra 750 mmHg. Se ρm = 13,59
g/cm3 e g = 9,81 m/s2, qual será a pressão atmosférica,
em N/m2?
 
2) Um manômetro a contrapeso, com um êmbolo de 1 cm
de diâmetro, é usado para medições precisas de
pressão. Em uma situação particular, o equilíbrio é
alcançado com uma massa de 6,14 kg (incluindo o
êmbolo e a plataforma). Se a aceleração da gravidade
local é de 9,82 m s-2, qual é a pressão manométrica
sendo medida? Sendo a pressão barométrica igual a
748(torr), qual é a pressão absoluta?
 
3) A 27°C, a leitura em um manômetro com mercúrio é
de 60,5 cm. A aceleração da gravidade local é de 9,784
m s-2. A qual pressão essa coluna de mercúrio
corresponde?
 
 
• • PRIMEIRA LEI
4) Uma massa de vapor de 1 lb está contida num vaso
com pistão a uma pressão de 100 psia a 500º F.
 
a) (1,0) Calcule o trabalho feito pelo vapor se lhe é
permitido uma expansão isotérmica e reversível para
35 psia.
 
b) (1,0) qual é o calor absorvido pelo vapor do ambiente
durante o processo.
 
 
 
5) Quando um sistema é levado do estado a para o estado
b na Figura 2.1, ao longo da trajetória acb, 100 J de
calor fluem para dentro do sistema e o sistema realiza
40 J de trabalho. (a) Qual a quantidade de calor que flui
para dentro do sistema ao longo da trajetória aeb, se o
trabalho realizado pelo sistema for de 20 J?
(b) O sistema retorna de b para a pela trajetória bda. Se o
trabalho realizado sobre o sistema for de 30 J, o sistema
absorverá ou liberará calor? Qual a quantidade?
6) Um gás em um conjunto cilindro-pistão passa por um
processo de expansão, cuja relação entre a pressão e o
volume é dada por
pVn = constante
A pressão inicial é de 3 bar, o volume inicial é de 0,1
m3 e o volume final é de 0,2 m3. Determine o trabalho
para o processo, em kJ, no caso de
(a) n = 1,5;
(b) n = 1,0;
(c) n = 0.
 
7) O dispositivo cilindro/êmbolo, mostrado na Figura 2.4,
contém nitrogênio gasoso confinado na região abaixo do
êmbolo, a uma pressão de 7 bar. O êmbolo é mantido
parado por presilhas. Há vácuo no espaço acima do
êmbolo. Na parte superior da haste do êmbolo há uma
plataforma e uma massa m de 45 kg encontra-se presa à
sua superfície superior. O êmbolo, sua haste e a
plataforma, em conjunto, possuem uma massa de 23 kg.
Ao retirar-se as presilhas que prendem o êmbolo, ele
sobe rapidamente ate ́ chocar-se ao topo do cilindro. O
êmbolo percorre uma distância de 0,5 m. A aceleração
local da gravidade é de 9,8 m s-2. Discuta as variações
de energia que ocorrem devido a esse processo.
8) Um vaso fechado de 10 ft3 de capacidade, está cheio
de vapor saturado a 250 psia. Quanto calor deverá ser
removido e qual a pressão final se 25% do vapor
inicial forem condensados?
 
9) Calcule ΔU e ΔH para 1 kg de água, quando ele é
vaporizado na temperatura constante de 100°C e sob
uma pressão constante de 101,33 kPa. Nessas
condições, os volumes específicos da água líquida e do
vapor d’água são 0,00104 e 1,673 m3 kg-1,
respectivamente. Para essa mudança, uma quantidade
de 2.256,9 kJ de calor é adicionada a ̀ água.
 
10) Um cilindro metálico selado contém vapor a 1 bar e
500 °C. Quanto calor tem de ser removido a volume
constante de modo a produzir vapor saturado?
 
 
11) Vapor é comprimido isotermicamente a 350 °C em
um sistema fechado. Uma compressão é conduzida
reversivelmente de uma pressão inicial de 20 bars a
uma pressão final de 40 bars. Determine as quantidades
trocadas de trabalho e de calor entre o sistema e a
vizinhança. Dado: W processo = 199,81 kJ/kg.
 
• • SEGUNDA LEI
 
12) Um molde de aço (CP = 0,5 kJ kg-1 K-1), com 40 kg
e a uma temperatura de 450°C, é resfriado por imersão
em 150 kg de óleo (CP=2,5 kJ kg-1 K-1) a 25°C. Se
não houver perdas térmicas, qual será a variação da
entropia (a) do molde; (b) do óleo; e (c) do conjunto
molde/óleo?
 
13) Uma planta que gera potência, com capacidade
nominal de 800.000 kW, produz vapor d’água a 585 K
e descarrega calor para um rio a 295 K. Se a eficiência
térmica da planta é 70% do valor máximo possível, que
quantidade de calor é descarregada para o rio na
operação com a capacidade nominal?
 
21/09/2019 10'05
Página 1 de 1