Exercícios - Termodinâmica - 01

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EXERCÍCIOS DE TERMODINÂMICA 
 
1.5. Pressões de até 3.000 bar são medidas com um manômetro a contrapeso. O diâmetro do êmbolo é 
de 4mm. Qual é a massa aproximada, em kg, dos contrapesos requeridos? 
 
1.16. Um gás está confinado em um cilindro com 0,47 m de diâmetro por um êmbolo, sobre o qual 
repousa um contrapeso. Juntos. O êmbolo e o contrapeso possuem massa de 150 kg. A aceleração da 
gravidade local é de 9,813 m s-1• e a pressão atmosférica é de 101,57 kPa. 
(a) Qual é a força em newtons exercida sobre o gás pela atmosfera, pelo êmbolo e contrapeso, admitindo 
que não há atrito entre o êmbolo e o cilindro? 
(b) Qual é a pressão do gás em kPa? 
(c) Se o gás no cilindro for aquecido. Ele se expande, empurrando para cima o êmbolo e o contrapeso. Se 
o êmbolo e o contrapeso forem erguidos em 0,83 m, qual é o trabalho realizado pelo gás em kJ? Qual 
é a variação da energia potencial do êmbolo e do contrapeso? 
 
2.1. Um recipiente não-condutor, que contém 25 kg de água a 20°C, possui um agitador girado pela 
gravidade ao agir sobre um peso de massa igual a 35 kg. O peso desce vagarosamente uma distância de 
5m acionando o agitador. Admitindo que todo o trabalho realizado sobre o peso é transferido para a água 
e que a aceleração da gravidade local é de 9,8 m s-'. determine: 
(a) A quantidade de trabalho realizado sobre a água. 
(b) A variação na energia interna da água. 
(c) A temperatura final da água, que possui Cp = .us kJ kg-• •c-•. 
(d) A quantidade de calor que deve ser removida da água para retorná-la à sua temperatura inicial. 
(e) A variação da energia total do universo causada (I) pelo processo de descida do peso, (2) pelo 
processo de resfriamento da água, levando-a até à sua temperatura inicial, e (3) pelos dois processos em 
conjunto. 
 
2.11. Um tanque contendo 20 kg de água a 20°C é equipado com um agitador que realiza trabalho na 
água a uma taxa de 0,25 kW. Quanto tempo demorará para a temperatura da água atingir 30°C. se não 
houver perda de calor da água para a vizinhança? Para a água, CP = 4, 18 kJ kg-l oc-'. 
 
2.13. Uma peça de aço com 2 kg encontra-se a uma temperatura inicial de 500°C; 40 kg de água, 
inicialmente a 25°C, estão no interior de um tanque de aço pesando 5 kg. Perfeitamente isolado. A peça 
de aço é imersa na água e permite-se que o sistema atinja o equilíbrio. Qual é a sua temperatura final? 
Ignore qualquer efeito de expansão ou contração e admita calores específicos constantes de 4,18 kJ kg-1 
K-1 para a água e 0,50 kJ kg-1 K-' para o aço. 
 
2.23. Uma corrente de água morna é produzida em um processo de mistura, em estado estacionário, 
combinando 1,0kg s-• de água fria a 25°C com 0,8 kg s-• de água quente a 7s•c. Durante a mistura, calor 
é perdido para a vizinhança na taxa de 30 kJ s·•. Qual é a temperatura da corrente de água morna? 
Considere o calor específico da água constante e igual a 4,18 kJ kg-• K- 1•