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UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA CATARINA - CAMPUS BLUMENAU 
Curso de Engenharia Têxtil 
Disciplina de Balanços de Massa e Energia 
Profa Cintia Marangoni 
 
Lista de exercícios - Balanço de energia 
 
1. Água é bombeada de um tanque de estocagem por meio de um tubo de 3 cm de 
diâmetro interno a uma taxa de 0,001 m
3
/s. Qual a energia cinética específica da 
água? 
 
2. Água é bombeada de um reservatório para outro, distantes 
300 ft, conforme mostra a figura. O nível de água do segundo 
reservatório está 40 ft acima do nível de água do primeiro. 
Qual é o incremento de energia potencial específica da água 
em Btu/lbm? 
 
 
 
3. Qual é a variação de energia interna quando 10 kmol de ar são resfriados de 60 
o
C para 30 
o
C em um 
processo a volume constante? E qual a variação de entalpia deste processo (exceto a consideração de 
que variação de entalpia ocorre a pressão constante)? 
Dica: procure na literatura propriedades que necessitar para a 
resolução do problema! 
 
4. Suponha que um gás ideal a 300 K e 200 kPa seja confinado em um cilindro por um pistão sem fricção 
e que o gás force lentamente o pistão, de modo que o volume de gás se expanda de 0,1 para 0,2 m
3
 
(ver figura). Calcule o trabalho feito pelo gás sobre o pistão (única parte da fronteira do sistema que se 
move), se dois caminhos forem utilizados para ir do estado inicial para o estado final 
a. Caminho A: expansão ocorre a 
pressão constante (isobárica – p = 200 
kPa) 
b. Caminho B: expansão ocorre a 
temperatura constante (isotérmica – T 
= 300 K) 
 
 
5. A energia interna específica do hélio a 25 
o
C e 1 atm é 3,80 kJ/mol, e o volume molar específico sob as 
mesmas condições é 25 L/mol. Calcule a entalpia específica do hélio a esta temperatura e pressão, e a 
taxa na qual a entalpia é transportada por uma corrente com 
vazão molar de 250 kmol/h. 
 
 
Resposta: 1J/kg 
Resposta: 0,0515 Btu/lbm 
Respostas: U = - 6,3 x 10
6
 J 
 H = - 8,7 x 10
6
 J 
Respostas: Caminho A: - 20 kJ 
 Caminho B: - 13,86 kJ 
Respostas: ̂ 
 ̇ 
 
6. Um vaso fechado contém 200 kg de um fluido que é aquecido de 20 
o
C para 150 
o
C. Calcule o calor 
necessário para este processo. O calor específico a volume constante deste fluido é dado pela seguinte 
relação: (
 
 
) 
 
 
7. Um cilindro horizontal, dotado de pistão capaz de se mover sem atrito, contém 10 lb de água líquida 
saturada a 320 
o
F. Transfere-se calor para a água até que metade vaporize. Admitindo que o pistão se 
mova lentamente, realizando trabalho sobre a vizinhança, calcule o trabalho realizado pelo sistema (o 
cilindro com pistão) durante o processo. 
Lembre-se que Btu = lbf.ft 
 
 
8. Água é aquecida em um recipiente fechado sobre uma chapa de aquecimento. O frasco é agitado por 
um dispositivo elétrico com palheta giratória. Durante o processo, 30 kJ de calor são transferidos para a 
água, enquanto 5 kJ de calor são perdidos para o ambiente. O trabalho realizado atinge 500 J. 
Determine a energia final do sistema, sabendo que sua energia interna inicial era de 10 kJ. 
 
 
 
9. Quinhentos quilogramas por hora de vapor movimentam uma turbina. 
 
 (e o vapor) fornecem para a vizinhança trabalho 
no eixo com uma taxa de 70 kW, e a perda de calor da turbina (e do vapor) para o ambiente 
em 10
4
 
associada com o processo. 
 
10. alimentam 
a. Corrente de 
b. 
c. do vapor na saída da caldeira: 17 bar (absoluto) 
O vapor sai da caldeira por meio de 
entrada requeri 
 , mas não a de saída. 
Dica:  Lembre-se que a entalpia pode ser obtida a partir de tabelas do vapor saturado. 
 A velocidade pode ser obtida a partir do conceito de vazão 
volumétrica, utilizando o volume de um gás que pode também 
ser obtido na tabela de vapor 
Resposta: ̂ - 650 kJ/kg 
Resposta: Q = 7,67 x 10
5
 kJ/min 
Resposta: Q = 24,312 kJ 
Resposta: W = -3,16 x 10
5
 Btu 
Resposta: U2 = 35,5 kJ