lista de termodinamica

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Termodinâmica 
 
 
Lista 4 – 1ª Lei da Termodinâmica 
Cap. 5 – Fundamentos da Termodinâmica 
 
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1) Um gás está confinado por uma divisória em um dos 
lados de um reservatório rígido e termicamente isolado. O 
outro lado da divisória está inicialmente evacuado. Sabe-se 
que a condição inicial do gás, CO2, considerado gás 
perfeito, é dada pela pressão de 400 kPa, temperatura de 
400o C, ocupando o volume de V = 0,050 m3. Quando a 
divisória é retirada, o gás se 
expande de forma a ocupar 
todo o volume do 
reservatório. A pressão de 
equilíbrio é 100 kPa. 
Determine a variação de 
energia interna do processo 
e o volume final, em m3. 
Resposta: ∆U = 0, V = 0,2 m3 
 
2) Um sistema executa um ciclo durante o qual há 4 trocas 
de calor: 
 - uma troca de calor de 210 kJ para o sistema 
 - uma troca de calor de 20 kJ do sistema 
 - uma troca de calor de 190 kJ do sistema 
 - uma troca de calor de 40 kJ para o sistema. 
No mesmo ciclo, há 3 trocas de trabalho, de 180 kJ (para o 
sistema), 200 kJ (do sistema), e 300 kJ (para o sistema). Há 
uma 4ª troca de trabalho que deve ser calculada. 
Resposta: W = 320 kJ 
 
3) Determinar a energia interna específica de uma mistura 
de água (líquido + vapor) em equilíbrio, sabendo-se que a 
pressão interna é de 4 MPa e o volume específico da 
mistura é de 0,022 m3/kg. Resposta: u = 1732,1 kJ/kg 
 
4) Considere 20 kg de água dentro de um recipiente com 
pistão móvel na pressão de 2 MPa e título de 25%. Energia 
é transferida ao sistema (água) até que a condição de vapor 
saturado seco seja alcançada. Pede-se determinar: a) a 
variação de energia interna, b) o trabalho produzido e c) o 
calor trocado neste processo. Resposta: a) 25408,0 kJ, b) 
2953,6 kJ, c) 28361,6 kJ 
 
5) Uma cápsula contem 2 kg de líquido saturado na pressão 
de 2 MPa. A cápsula se rompe e a água se expande, de 
forma a ocupar todo o volume. A pressão final é 300 kPa. O 
volume final é estimado em 0,5 m3. Determine a quantidade 
de vapor produzido desta maneira e a variação de energia 
interna do processo. 
Resposta: mvapor = 0,823 kg, ∆U = 942,92 kJ 
 
6) Vapor d´água na pressão de 2 MPa e temperatura 400 oC 
percorre um processo isobárico até que o título alcance 
25%. Pede-se o calor por unidade de massa trocado neste 
processo. Resposta: -1866,15 kJ/kg 
 
7) A força tangencial de uma ferramenta de corte de um 
torno enquanto uma peça de 0,35 m de diâmetro é 
trabalhada é de 120 N. Após 10 minutos, a energia interna 
da peça e das aparas aumentou de 200 kJ. Se a peça gira 
no torno a 200 rpm, estime a troca de calor neste tempo. 
Resposta: Q = -63,9 kJ 
 
 
8) Um gás ideal ocupa um volume de 0,5 m3 à temperatura 
de 340 K e dada pressão. O gás realiza um processo 
isobárico até que a temperatura caia para 290 K. Determine 
(a) o volume final; (b) o trabalho realizado se a pressão for 
120 kPa e (c) o calor trocado, considerando que o calor 
específico a volume constante seja igual a 0,52 kJ/kg.K e a 
massa seja 1 kg. 
Resposta: a) 0,426 m3, b) -8,9 kJ, c) – 34,9 kJ 
 
9) Ar na pressão de 140 kPa e temperatura igual a 280 K, 
massa igual a 0,13 kg, está contido em um recipiente 
adiabático como mostrado na 
figura abaixo. O sistema recebe 
cerca de 18,3 kJ de trabalho no 
eixo pelas pás. A temperatura 
final é igual a 420 K. Encontre 
o calor trocado, o trabalho 
mecânico, o trabalho total, as 
variações de energia interna, 
de entalpia. Considerar o 
processo isobárico. 
Resposta: Q = 0, WM = 5,23 kJ, WT = -13,1 kJ, 
∆U = 13,1 kJ, ∆H = 18,3 kJ 
 
10) Em um conjunto cilindro-pistão, 0,5 kg de ar se 
expandem em um processo politrópico de expoente n = 1,8, 
a partir de uma pressão inicial de 5 MPa e um volume inicial 
de 0,07 m3 até a pressão final de 500 kPa. Calcule o 
trabalho e o calor trocados. Resposta: W = 279,7 kJ, Q = -
280,8 kJ 
 
11) 10 kg de ar estão dentro de um conjunto pistão-cilindro 
são aquecidos de 25 a 77o C pela passagem de corrente 
elétrica em uma resistência. A pressão interna é mantida 
constante em 200 kPa durante o processo e uma perda de 
5 kJ por calor é detectada. Determine a energia elétrica 
fornecida em kWh. 
Resposta: E = 0,146 kWh