lista de exercícios n°1

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Curso: Engenharia Mecânica
Disciplina: Termodinâmica........................................................................................................................5° período
1ª Lista de Exercício
1. Seja um sistema constituído por um dispositivo cilindro-pistão contendo 0,3 kg de nitrogênio a 100 kPa e 40°C. Empurra-se então o pistão para comprimir o nitrogênio até 1 MPa e 160°C, gastando-se 30 kJ no trabalho de compressão. Calcule o calor transferido do sistema para a vizinhança.
Dado: cv = 0,75kJ/K kg
2. Ar a 100kPa e 25°C entra em um dispositivo onde é comprimido isotérmica e reversivelmente até 500 kPa. Determine: 
a) O trabalho específico realizado (w).
b) A variação da energia interna específica (Δu).
c) O calor por kg de ar (q) transferido.
d) O calor calculado no item c. entra ou sai do sistema?
Dado: massa molar do ar.........................................................................M = 29 g/mol 
3. Um mol de gás ideal monoatômico inicialmente a 2 bar e 273K é comprimido isotérmica e reversivelmente até 4 bar. Determine:
a) A variação a energia interna (ΔU).
b) O trabalho realizado (W).
c) O calor transferido (Q).
Dado: cv = 12,5 J/K mol
4. Um mol de gás ideal é expandido de 10 litros e 0°C para 20 litros e 100°C. Considere as seguintes rotas para este processo de expansão, ambas ocorrendo em duas etapas:
I. Expansão isotérmica reversível a 0°C de 10 litros para 20 litros seguido de aquecimento a volume constante de 0°C até 100°C;
II. Aquecimento a volume constante de 10 litros de 0°C até 100°C seguido de expansão isotérmica reversível à 100°C de 10 litros até 20 litros;
Calcule para cada uma das rotas acima:
a) A variação a energia interna (ΔU).
b) O trabalho realizado (W).
c) O calor transferido (Q).
Dado: cv = 20,0 J/K mol
5. Considere um mol de gás ideal que ocupa o volume de 2,5 dm3 a 1,3 bar. O gás é comprimido isotermicamente até 1,5 dm3 à pressão constante de 2,0 bar, sendo em seguida comprimido até 0,8 dm3 à pressão constante de 2,5 bar. No final de cada um dos dois passos a temperatura é a mesma que a temperatura inicial igual à 40 K, conforme mostra a figura abaixo.
a) Calcule o trabalho total realizado;
b) Calcule o trabalho realizado considerando o processo como sendo de compressão isotérmica reversível de 2,5 dm3 até 0,8 dm3 . 
6. Dois tanques estão ligados por uma válvula. Um dos tanques contém 2,0 kg de CO a 77°C e 0,7 bar. O outro tanque está cheio com 8,0 kg do mesmo gás a 27°C e 1,2 bar. Abre-se então a válvula e deixa-se atingir o equilíbrio, havendo calor transferido das vizinhanças. A temperatura final é 42°C. Calcule:
a) A pressão após se ter atingido o equilíbrio.
b) O calor transferido
Dado: cv = 0,745 k J/ K kg
7. Um reservatório de aço de 6 m3 bem isolado do exterior está dividido ao meio por uma partição. Uma das partes contém nitrogênio gasoso a 800 kPa e 480 K. A outra parte contém CO2 gasoso a 400 kPa e 390 K. Determine a temperatura e a pressão após a partição ter sido retirada e o equilíbrio ter sido atingido.
Dado: 	cv = 745 J/ K kg.....................Nitrogênio
cv = 630 J/ K kg.....................CO2
Respostas
1. -3,0 kJ; 2. 138 kJ/kg, 0 , -138 kJ/kg; 3. 0, 1573 kJ, -1573 kJ; 4. Rota I: 2 kJ;-1,5kJ;3,5kJ rota II: 2 kJ; -2,1kJ; 4,1 kJ; 5. 380 J, 375 J.; 6. 1,05 bar, 37,2 kJ ; 7. 439 K, 590,6 kPa