TERMODINÂMICA BASICA ED'S

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TERMODINÂMICA BASICA
MODULO 1
1.Qual é a massa, em quilogramas, de 1 litro de óleo de carro sabendo que sua massa específica é de 885 kg/m3?
R: 0,885
2.Sabendo que a água tem massa específica de 1 g/cm3, você conseguiria levantar 1 m² de água sem auxílio de alguma máquina?
R:Não, pois teria que levantar 100kg
3.Considere uma piscina com 2 m de profundidade. A diferença de pressão entre a superfície e o fundo da piscina é de
(considere a massa específica da água como 1000kg/m3 e a aceleração da gravidade como 9,81 m/s2)
R: 19,6 kPa.
4.No nível do mar o peso de uma massa de 1 kg, em unidades SI, é de 9,81 N. O peso de uma massa de 1 lbm em unidades inglesas é de:
R: 1 lbf.
5.Um tanque plástico de 3 kg que tem um volume de 0,2 m3 é cheio com água no estado líquido. Supondo que a massa específica da água seja de 1000 kg/m3, determine o peso do sistema combinado.
R: 1991 N.
6.Determine a massa e o peso do ar contido em uma sala cujas dimensões são de 6 m x 6 m x 8 m. Suponha que a massa específica do ar seja de 1,16 kg/m3(Considere a aceleração da gravidade como 9,81 m/s2).
R: 334,1 kg; 3277 N.
7.Um medidor a vácuo conectado a um tanque indica 15 kPa em uma localização na qual a leitura barométrica é de 750 mmHg. Determine a pressão absoluta no tanque. Considere ρHg = 13590 kg/m3.
R: 85,0 kPa.
8.O barômetro básico pode ser usado como um dispositivo de medição de altitude nos aviões. O controle de terra reporta uma leitura barométrica de 753 mmHg, enquanto a leitura do piloto é de 690 mmHg. Estime a altitude do avião a partir do nível do solo se a densidade média do ar for de 1,20 kg/m3.
R: 714 m.
9.Um pistão de aço de 2,5 kg está submetido à aceleração normal da gravidade, quando uma força vertical ascendente de 25 N é aplicada. Determine a aceleração do pistão em m/s2.
R: 0,193.
10.Um automóvel se desloca a 60 km/h. Suponha que ele seja imobilizado em 5 s por meio de uma desaceleração constante. Sabendo que a massa do conjunto automóvel-motorista é de 2075 kg, determine o módulo da força necessária para imobilizar o conjunto.
R: 6916 N.
11.Um automóvel com massa de 1500 kg se desloca a 20 km/h. Sabendo que ele é acelerado até 75 km/h, com uma aceleração constante e igual a 4 m/s2, determine o tempo necessário para a ocorrência desse movimento.
R: 3,8 s.
12.Um balde contendo concreto, com massa total igual a 200 kg, é movimentado por um guindaste. Admita que a aceleração local da gravidade apresente módulo igual a 9,5 m/s2. Sabendo que a aceleração do balde em relação ao chão é de 2 m/s2, determine a força realizada pelo guindaste:
R: 2300 N.
13.Uma central de potência separa CO2 dos gases de exaustão da planta. O CO2 é então comprimido para uma condição em que a massa específica é de 110 kg/m3 e é armazenado em uma jazida de carvão inexplorável, que contém em seus poros um volume de vazios de 100000 m3. Determine a massa de CO2 que pode ser armazenada.
R: 11x106 kg.
14.Um tanque apresenta duas partições separadas por uma membrana. A partição A contém 1 kg de ar e apresenta volume igual a 0,5 m3. O volume da partição B é de 0,75 m3 e esta contém ar com massa específica igual a 0,8 kg/m3. A membrana é rompida e o ar atinge um estado uniforme. Determine a massa específica do ar no estado final do processo.
R: 1,28 kg/m3.
15.A área da seção transversal da válvula de um cilindro é igual a 11 cm2. Determine a força necessária para abrir a válvula sabendo que a pressão no cilindro é de 735 kPa e que a pressão externa é de 99 kPa.
R: 700 N.
16.Um conjunto cilindro-pistão vertical apresenta diâmetro igual a 125 mm e contém óleo hidráulico. A pressão atmosférica é igual a 1 bar. Determine a massa do pistão sabendo que a pressão no óleo é igual a 1500 kPa
R: 1752 kg.
17.Um cilindro de aço apresenta área da seção transversal igual a 1,5 m2 e altura de 2,5 m. Ele é preenchido com 0,5 m de água na parte inferior e 1 m de gasolina, que flutua sobre a água. O restante do cilindro está com ar. Sabendo que a pressão na superfície livre da gasolina é de 101 kPa, determine a pressão na superfície inferior da camada de água.
R: 113 kPa.
18.Um tanque sem tampa é construído com aço e apresenta massa igual a 10 toneladas. A área de seção transversal e a altura do tanque são iguais a 3 m2 e 16 m, respectivamente. Determine a quantidade de concreto que deve ser introduzida no tanque para que este flutue no oceano mantendo 10 m submersos.
R: 19910 kg.
19.Você está a 5 m de profundidade no oceano. Qual é a pressão nessa profundidade?
R: 150 kPa.
20.Um manômetro montado em um recipiente indica 1,25 MPa e um barômetro local indica 0,96 bar. Calcule a pressão interna absoluta no recipiente.
R: 1346 kPa.
21.Um submarino de pesquisa deve submergir até a profundidade de 4000 m. Admitindo que a massa específica da água do mar é constante e igual a 1020 kg/m3, determine a pressão que atua na superfície externa do casco do submarino na profundidade máxima de mergulho.
R: 40 MPa.
MODULO 2
1.Considere um rio escoando em direção a um lago com uma velocidade média de 3 m/s, a uma vazão de 500 m3/s, em um local 90 m acima da superfície do lago. Determine a energia mecânica total da água do rio por unidade de massa e o potencial para geração de potência do rio naquele local.
R: 0,887 kJ/kg; 444 MW.
2.Potência elétrica deve ser gerada pela instalação de um conjunto gerador-turbina hidráulica em um local 120 m abaixo da superfície livre de um grande reservatório, capaz de fornecer água a um fluxo constante de 1500 kg/s. Determine o potencial necessário para a geração da potência.
R: 1766 kW.
3.Em um determinado local o vento tem uma velocidade constante de 10 m/s. Determine a energia mecânica do ar por unidade de massa e o potencial para geração de potência de uma turbina eólica com pás de 60 m de diâmetro naquele local. Admita uma massa específica do ar de 1,25 kg/m3.
R: 0, 050 kJ/kg; 1770 kW.
4.Um aquecedor à resistência elétrica de 2 kW é mantido ligado em uma sala por 30 minutos. A quantidade de energia transferida para a sala pelo aquecedor é de:
R: 3600 kJ.
5.Um ventilador deve acelerar o ar parado até a velocidade de 12 m/s à taxa de 3 m3/min. Se a massa específica do ar for de 1,15 kg/m3, a potência mínima que deve ser fornecida ao ventilador é de:
R: 248 W.
6.Um automóvel de 900 kg à velocidade constante de 60 km/h deve acelerar até 100 km/h em 6 s. A potência adicional necessária para atingir essa aceleração é de:
R: 37 kW.
7.O elevador de um grande edifício deve elevar uma massa de 400 kg à velocidade constante de 12 m/s usando um motor elétrico. A potência mínima do motor deve ser de:
R: 47 kW.
8.Uma placa de circuito integrado com 10 cm de altura e 20 cm de largura abriga em sua superfície 100 chips próximos uns dos outros, cada um gerando calor à taxa de 0,08 W e transferindo calor por convecção para o ar ambiente a 40°C. A transferência de calor a partir da superfície traseira da placa é desprezível. Se o coeficiente de transferência de calor por convecção da superfície da placa for de 10 W/m2°C e a transferência de calor por radiação for desprezível, a temperatura média da superfície dos chips será de:
R: 80°C.
9.Uma resistência elétrica do tipo fio metálico com 50 cm de comprimento e 0,2 cm de diâmetro, submersa em água, é usada para determinar experimentalmente o coeficiente de transferência de calor na ebulição da água a 1 atm. A temperatura da superfície do fio é de 130°C quando um amperímetro indica um consumo de potência elétrica de 4,1 kW. Assim, o coeficiente de transferência de calor é de:
R: 43500 W/m2°C.
10.Uma superfície negra, quente, de 3 m2, a 80°C, está perdendo calor por convecção para o ambiente, a 25°C, com um coeficiente de transferência de calor por convecção de 12 W/m2°C, e por radiação para as superfícies vizinhas, a 15°C. A taxa total com a qual calor é perdido a partir da superfície é de:
R: 3451 W.
11.Calor é transferido em regime permanente através de uma parede de 8 m X 4 m, com espessura de 0,2 m, à taxa de 1,6 kW. As temperaturas medidas nas superfícies interna e externasão de 15°C e 5 °C. A condutividade térmica média da parede é de:
R: 1,0 W/m°C.
12.O telhado de uma casa aquecida por eletricidade possui 7 m de comprimento, 10 m de largura e 0,25 m de espessura. Ele é feito com uma camada plana de concreto, cuja condutividade térmica é de 0,92 W/m °C. Durante uma noite, no inverno, as temperaturas das superfícies interna e externa do telhado foram de 15°C e 4°C, respectivamente. A taxa média com a qual calor foi perdido através do telhado naquela noite foi de:
R: 2834 W.
MODULO 3
1.Uma usina hidrelétrica que recebe água à vazão de 70 m3/s de uma altura de 65 m deve gerar potência usando um conjunto gerador-turbina de eficiência de 85%. Desprezando as perdas de atrito na tubulação, a energia elétrica gerada por essa usina é de:
R: 38 MW.
2.Um compressor de 75 hp em uma instalação que opera à plena carga durante 2500 horas por ano é acionado por um motor elétrico que possui eficiência de 88%. Se o custo unitário da eletricidade é de $ 0,06/kWh, o custo anual de eletricidade desse compressor é de:
R: $ 9533.
3.Considere um refrigerador que consome 320 W de energia elétrica quando em operação. Se o refrigerador funcionar apenas durante um quarto do tempo e se o custo unitário da eletricidade for de $ 0,09/kWh, o custo da eletricidade consumida por esse refrigerador em um mês (30 dias) será de:
R: $ 5,18.
4.Uma bomba de 2 kW é usada para bombear querosene (0,820 kg/l) de um tanque no solo até um tanque em uma posição mais alta. Ambos os tanques são abertos para a atmosfera e a diferença de altura entre as superfícies livres dos tanques é de 30 m. A máxima vazão volumétrica de querosene é de:
R: 8,3 l/s.
5.Uma bomba de glicerina é alimentada por um motor elétrico de 5 kW. A diferença de pressão medida entre a saída e a entrada da bomba operando em plena carga é de 211 kPa. Se a vazão através da bomba for de 18 l/s e se as variações de altura e de velocidade do fluido através da bomba forem desprezíveis, a eficiência global da bomba será de:
R: 76%.
6.Água é aquecida em uma panela fechada sobre um fogão, enquanto é agitada por uma roda de pás. Durante o processo, 30 kJ de calor são transferidos para a água e 5 kJ de calor são perdidos para o ar ambiente. O trabalho da roda de pás é de 500 Nm. Determine a energia final do sistema se sua energia inicial é de 10 kJ.
R: 35,5 kJ.
7.Uma sala de aula para 40 pessoas deve ser climatizada por meio de aparelhos de condicionamento de ar com capacidade de resfriamento de 5 kW.  Admite-se que uma pessoa parada dissipe calor a uma taxa de aproximadamente 360 kJ/h. Existem 10 lâmpadas incandescentes na sala, cada uma com capacidade nominal de 100 W. A taxa de transferência de calor para a sala através das paredes e das janelas é estimada em 15000 kJ/h. Para que o ar da sala seja mantido à temperatura constante de 21°C, determine o número de aparelhos de condicionamento de ar necessários.
R: 2
8.As necessidades de iluminação de uma instalação industrial estão sendo atendidas com 700 lâmpadas fluorescentes de 40 W. As lâmpadas estão perto de completar sua vida útil de serviço e devem ser substituídas por lâmpadas equivalentes de 34 W (alta eficiência) que operam nos blocos de alimentação existentes. As lâmpadas fluorescentes padrão e de alta eficiência podem ser compradas ao custo de $ 1,77 em quantidade, ou $ 2,26 a unidade, respectivamente. A instalação opera 2800 horas por ano e todas as lâmpadas são mantidas acesas durante o horário de operação. Sendo o custo unitário da eletricidade $ 0,08/kWh e o fator do bloco de alimentação de 1,1 (ou seja, os blocos de alimentação consomem 10% de potência nominal das lâmpadas), determine a quantidade de energia gasta por ano devido a mudança para as lâmpadas fluorescentes de alta eficiência.
R: 12936 kWh/ano.
9.As necessidades de iluminação de uma instalação industrial estão sendo atendidas com 700 lâmpadas fluorescentes de 40 W. As lâmpadas estão perto de completar sua vida útil de serviço e devem ser substituídas por lâmpadas equivalentes de 34 W (alta eficiência) que operam nos blocos de alimentação existentes. As lâmpadas fluorescentes padrão e de alta eficiência podem ser compradas ao custo de $ 1,77 em quantidade, ou $ 2,26 a unidade, respectivamente. A instalação opera 2800 horas por ano e todas as lâmpadas são mantidas acesas durante o horário de operação. Sendo o custo unitário da eletricidade $ 0,08/kWh e o fator do bloco de alimentação de 1,1 (ou seja, os blocos de alimentação consomem 10% de potência nominal das lâmpadas), determine o valor de energia economizado por ano devido à mudança para as lâmpadas fluorescentes de alta eficiência.
R: $ 1035/ano.
10.As necessidades de iluminação de uma instalação industrial estão sendo atendidas com 700 lâmpadas fluorescentes de 40 W. As lâmpadas estão perto de completar sua vida útil de serviço e devem ser substituídas por lâmpadas equivalentes de 34 W (alta eficiência) que operam nos blocos de alimentação existentes. As lâmpadas fluorescentes padrão e de alta eficiência podem ser compradas ao custo de $ 1,77 em quantidade, ou $ 2,26 a unidade, respectivamente. A instalação opera 2800 horas por ano e todas as lâmpadas são mantidas acesas durante o horário de operação. Sendo o custo unitário da eletricidade $ 0,08/kWh e o fator do bloco de alimentação de 1,1 (ou seja, os blocos de alimentação consomem 10% de potência nominal das lâmpadas), determine o período de recuperação do investimento.
R: 4 meses.
MODULO 4
1.Considere os seguintes dados:
	P (kPa)
	T(°C)
	vl(m3/kg)
	vv(m3/kg)
	200
	120,23
	0,001061
	0,88573
Um tanque rígido de 300 m3 é preenchido com uma mistura saturada de água líquida e vapor d’água a 200 kPa. Se 25% da massa for líquida e 75% da massa for vapor, a massa total do tanque é de:
R: 451 kg.
2.Considere os seguintes dados:
	T(°C)
	P(kPa)
	vl(m3/kg)
	vv(m3/kg)
	220
	2317,8
	0,001190
	0,08619
Um tanque rígido de 1,8 m3 contém vapor d'água a 220°C. Um terço do volume está na fase líquida e o restante sob a forma de vapor. Determine o título da mistura saturada.
R: 2,69%
3.Considere os seguintes dados:
	T(°C)
	P(kPa)
	vl(m3/kg)
	vv(m3/kg)
	220
	2317,8
	0,001190
	0,08619
Um tanque rígido de 1,8 m3 contém vapor d'água a 220°C. Um terço do volume está na fase líquida e o restante sob a forma de vapor. Determine a massa específica da mistura saturada.
R: 287,8 kg/m3.
4.Um vaso rígido contém 2 kg de refrigerante-134a a 800 kPa e 120°C. Determine o volume do vaso e a energia interna total.
R: 0,07516 m3; 951,84 kJ.
5.Com relação ao estado da água nas condições abaixo, considere os seguintes dados:
I – 10 MPa e 0,003 m3/kg.
II – 1 MPa e 190°C.
III – 200°C e 0,1 m3/kg.
IV – 10 kPa e 10°C.
Assinale a alternativa correta:
R: Líquido + Vapor; Vapor Superaquecido; Líquido + Vapor; Líquido Comprimido.
6.Um conjunto cilindro-pistão contém, inicialmente, vapor d'água saturado a 200 kPa. Neste estado, a distância entre o pistão e o fundo do cilindro é de 0,1 m. Determine quais serão a distância e a temperatura se a água for resfriada até que o volume ocupado passe a ser a metade.
R: 0,05 m; 120,2°C.
MODULO 5
1.Um tanque com volume interno de 1 m3 contém um gás a temperatura e pressão ambientes: 20°C e 100 kPa.
Qual é a massa contida no tanque se o gás é ar?
R: 1,189 kg
2.Um balão esférico com 10 m de diâmetro contém hélio a pressão e temperatura atmosféricas (100 kPa e 15°C).
Qual é a massa de hélio contida no balão?
R: 87,5 kg.
3.O ar confinado em um pneu está inicialmente a -10°C e 190 kPa. Depois de percorrer certo percurso, a temperatura sobe para 10°C. Calcule a nova pressão.
R: 204 kPa.
4.Uma bomba de vácuo é utilizada para evacuar uma câmara utilizada na secagem de um material que está a 50°C. Se a vazão volumétrica da bomba é de 0,5 m3/s e se a temperatura e a pressão da seção de alimentação da bomba são iguais a 50°C e a 0,1 kPa, respectivamente, determine a quantidade de vapor d'água removida da câmara em um período de 30 minutos.
R: 0,603 kg.
5.Para o projeto de um sistema comercial de refrigeraçãoque utiliza R-123, determine a diferença entre o volume ocupado por kg de vapor saturado de R-123 a - 30°C em comparação ao do líquido saturado.
R: 0,304 m3/kg.
6.Um conjunto cilindro-pistão contém água a 90°C e a 100 kPa. A pressão está relacionada com o volume interno do conjunto por meio da relação p = Cϑ (onde C é uma constante). A água é então aquecida até que a temperatura se torne igual a 200°C. Determine a pressão e o título caso a água esteja na região de duas fases.
R: 1554 kPa ; 11,8%.
MODULO 6
1.O fluido contido em um tanque é movimentado por um agitador. O trabalho fornecido ao agitador é 5090 kJ. O calor transferido do tanque é 1500 kJ.
Considerando o tanque e o fluido como sistema, determine a variação da energia interna do sistema nesse processo.
R: 3590 kJ.
2. Considere uma pedra com massa de 10 kg e um tanque que contém 100 kg de água. Inicialmente a pedra está 10,2 m acima da água e ambas estão à mesma temperatura (estado 1). A pedra cai, então, dentro da água. Admitindo que a aceleração da gravidade seja igual a 9,80665 m/s2, determine a variação da energia cinética imediatamente antes de a pedra penetrar a água.
R: 1 kJ.
3. Um tanque rígido contém ar a 500 kPa e 150°C. Como resultado da transferência de calor para a vizinhança, a temperatura e a pressão interna do tanque caem para 65°C e 400 kPa, respectivamente. Determine o trabalho de fronteira realizado durante esse processo.
R: 0
4.Um arranjo pistão-cilindro contém inicialmente 0,4 m3 de ar a 100 kPa e a 80°C. O ar é então comprimido até 0,1 m3, de tal maneira que a temperatura dentro do cilindro permanece constante. Determine o trabalho realizado durante esse processo.
R: -55,5 kJ.
5. Uma partição divide um tanque rígido em duas partes iguais. Inicialmente um lado do tanque contém 5 kg de água a 200 kPa e a 25°C, e o outro lado está evacuado. A partição é, então, removida e a água se expande, ocupando todo o tanque. Suponha que a água troque calor com a vizinhança até que a temperatura no tanque retorne ao valor inicial de 25°C. Determine a transferência de calor ocorrida no tanque.
R: 0,25 kJ.
6. Um arranjo cilindro-pistão contém inicialmente 0,8 m3 de vapor d'água saturado a 250 kPa. Nesse estado, o pistão está apoiado sobre um conjunto de batentes e a massa do pistão é tal que é necessária uma pressão de 300 kPa para movê-lo. Calor é então lentamente transferido para o valor até que o volume dobre. Determine o total de calor transferido.
R: 1213 kJ.
MODULO 7
1.Uma mangueira de jardim conectada a um bocal é usada para encher um balde de 10 galões. O diâmetro interno da mangueira é de 2 cm, e ele se reduz a 0,8 cm na saída do bocal. Se são necessários 50 s para encher o balde com água, determine a velocidade média da água na saída do bocal, em m/s. Admita a massa específica da água como 1000 kg/m3 e 1 o galão = 3,7854 litros.
R: 15,1.
2. Um computador deve ser resfriado por um ventilador com uma vazão volumétrica igual a 0,34 m3/min. Determine o fluxo de massa de ar através do ventilador a uma altitude de 3400 m onde a densidade do ar é de 0,7 kg/m3.
R: 0,238 kg/min.
3. Ar entra em um bocal a 2,21 kg/m3 e 40 m/s e sai a 0,762 kg/m3 e 180 m/s em um processo em regime permanente. Se a área de entrada do bocal for de 90 cm2, determine o fluxo de massa através do bocal, em kg/s.
R: 0,796.
MODULO 8
1.Considere o condensador resfriado a água de um sistema de refrigeração de grande porte que utiliza R-134a como fluido refrigerante. O refrigerante entra no condensador a 60°C, 1 MPa e com entalpia de 441,89 kJ/kg, e o deixa como líquido a 0,95 MPa, 35°C e 249,10 kJ/kg. A água de resfriamento entra no condensador a 10°C e 42,00 kJ/kg de entalpia e sai a 20°C e 83,95 kJ/kg. Sabendo que a vazão de refrigerante é igual a 0,2 kg/s, determine a vazão de água de resfriamento nesse condensador.
R: 0,919 kg/s.
2.Vapor d'água a 0,6 MPa, 200°C e 2850,1 kJ/kg entra em um bocal isolado termicamente com uma velocidade de 50 m/s e sai com uma velocidade de 600 m/s à pressão de 0,15 MPa. Determine, no estado final, o título.
Dados: para pressão de 0,15 MPa, hl = 467,1 kJ/kg e hv = 2693,6 kJ/kg.
R: 0,99.
3.O compressor utilizado em uma instalação industrial é alimentado com dióxido de carbono a 100 kPa, 280 K, 198 kJ/kg e com baixa velocidade. A pressão, a temperatura e a entalpia de descarga do compressor são iguais a 1100 kPa, 500 K e 401,52. O dióxido de carbono deixa o compressor a 25 m/s e escoa para um pós-refrigerador, que é um trocador de calor. O dióxido de carbono deixa o trocador de calor a 1100 kPa, 350 K e 257,9 kJ/kg. Sabendo que a potência utilizada no acionamento do compressor é de 50 kW, determine a taxa de transferência de calor no pós-refrigerador.
R: 35,2 kW.
MODULO 9
1.Para que os ciclos termodinâmicos tenham seu funcionamento correto é necessário que o calor seja transferido entre dois reservatórios térmicos com diferentes temperaturas, pois somente através desse gradiente é que teremos deslocamento de energia térmica. De acordo com as leis da física esse deslocamento segue o decréscimo do gradiente, isto é, a energia térmica sempre será transferida do reservatório de maior temperatura para o de menor, nunca ao contrário. Dentre os ciclos termodinâmicos podemos destacar os de refrigeração que são utilizados em equipamentos como refrigeradores, condicionadores de ar e bombas de calor. Esses ciclos são capazes de promover a troca térmica de calor no sentido contrário, isto é, do reservatório de menor temperatura para o reservatório de maior temperatura.
Com base nos ciclos de refrigeração analise as seguintes afirmações:
A– Os ciclos termodinâmicos de refrigeração são inviáveis na prática pois violam as leis da física.
B– Os ciclos termodinâmicos de refrigeração só são capazes de promover a troca térmica entre o reservatório frio e o reservatório quente devido à adição de energia mecânica.
C– De acordo com a Lei de Conservação da Energia e da Primeira Lei da Termodinâmica a quantidade de energia mecânica adicionada em um ciclo de refrigeração é igual a quantidade de energia rejeitada pelo ciclo menos a quantidade de energia térmica adicionada nele.
D – Diferentemente de um refrigerador as bombas de calor são ciclos termodinâmicos de potência, cujo coeficiente de performance está relacionado com a quantidade de calor rejeitada no reservatório quente.
Das afirmações acima podemos dizer que estão corretas:
R: As afirmações b e c
2.A figura abaixo (Temperatura x volume específico) mostra, para uma dada pressão, o comportamento da água em suas fases de líquido comprimido a vapor superaquecido. São dados os pontos a, b, c e d sob a linha de pressão constante.
Com base no diagrama apresentado, é incorreto afirmar que:
R:Dado o título de 80% para o ponto c, seu volume específico é de aproximadamente 0,20 m³/kg.
3.Um grupo de estudos buscou nas tabelas de um livro de termodinâmica o valor da energia interna de uma determinada substância que se encontra no estado de vapor superaquecido. O grupo obteve a informação de que alguns livros não fornecem os valores da energia interna específica u na região do vapor superaquecido, uma vez que essa propriedade pode ser rapidamente calculada por meio de uma expressão que utiliza outras propriedades fornecidas na tabela. O grupo verificou que esse era o caso. Considerando h como a entalpia, p a pressão e v o volume específico, o grupo aplicou, para obter u, a expressão:
R: u = h – pv
4.O conceito de trabalho é amplamente conhecido dos estudos da mecânica, que o descreve em termos de força e deslocamento. Porém, a definição da mecânica não pode aplicarse de forma estrita na Termodinâmica, sendo, portanto, necessário descrever como uma determinada quantidade de substância produz, ou recebe, força por meio de um processo de compressão ou expansão de um gás. Com isso é possível expressá-lo por meio das propriedades do sistema.
Vamos considerar um gás que se encontra confinado em um sistema cilindro-pistão.
É evidente que o gás realiza um trabalho ao deslocar a fronteira do sistemaà distância dx, apesar da resistência das forças exteriores.
No caso considerado, cada um dos 5 kg de gás que estão dentro do conjunto cilindro-pistão realiza um trabalho de 50 kJ para o deslocamento do pistão desde a posição x1 até a posição x2. Considerando que durante o processo a redução de energia interna é de 40 kJ/kg, e que as variações de energia cinética e potencial são desprezíveis; analise as afirmações abaixo e verifique a alternativa correta.
I-Durante a expansão, cada quilograma de gás absorve 10 kJ de energia em forma de calor da vizinhança.
II-Durante a compressão o sistema composto pelo gás no interior do cilindro libera 150 kJ de energia na forma de calor para a vizinhança.
III-Durante o processo de expansão o sistema absorve da vizinhança 150 kJ de energia na de calor.
IV-Durante a expansão o sistema composto pelo gás no interior do cilindro absorve 50 kJ de energia na forma de calor da vizinhança.
V- Durante o processo o sistema não troca energia na forma de calor com a vizinhança.
Estão corretas as afirmações: I e IV
5.Um conjunto cilindro êmbolo contém amônia na forma de líquido saturado. O êmbolo pode deslizar no interior do cilindro livremente e sem atrito. Fornece-se calor ao conjunto. Assinale a alternativa correta:
R:A temperatura da amônia permanece constante enquanto houver líquido no cilindro.
6.  A caldeira para geração de vapor é um dos equipamentos energéticos mais importantes em uma planta de geração de energia utilizada em usinas termelétricas e nucleares. Durante este processo, grande quantidade de energia em forma de calor é liberada para o aproveitamento de uma substância que efetua o ciclo térmico, sendo que, dada sua grande disponibilidade, a mesma é frequentemente água. A história recente deste equipamento revela apreciáveis avanços nos parâmetros de geração atingidos.
Brevemente descrita em termos de funcionamento, água em estado líquido ingressa na caldeira impulsionada pela bomba de água de alimentação, sendo que devido ao calor absorvido dos gases quentes da combustão liberados na fornalha, ou devido a reação nuclear, a mesma atinge o estado de vapor superaquecido de elevada temperatura e pressão.
Para sua melhor compreensão, embora existam perdas de pressão durante o percurso da água pela caldeira, o processo é admitido à pressão constante, sendo os dados que aparecem na tabela abaixo aqueles que mostram de forma aproximada as condições de saturação na pressão de trabalho da citada caldeira.
	
P (kPa)
	
Tsat (oC)
	
vL (m3/kg)
	
vv (m3/kg)
	
uL (kJ/kg)
	
uV (kJ/kg)
	
8000
	
295
	
0,001384
	
0,023525
	
1300
	
2600
Resumidamente, tal processo pode ser representado no seguinte diagrama Temperatura-Volume considerando água como substância trabalho.
De acordo com a descrição prévia, podem ser feitas as seguintes afirmações:
I - Os pontos 1, F e G estão sob a mesma temperatura de 295°C, o qual chamamos de temperatura de saturação para a pressão de trabalho da caldeira.
II - Para um ponto da região de mistura cujo título seja de 0,9, a energia interna é aproximadamente 2470 kJ/kg
III - O título do vapor no ponto G é igual a 1
IV - No ponto F termina o processo de mudança de fase líquida para a fase vapor
V – O processo da substância entre os estados F e G ocorre à pressão e temperatura constante
R:São enunciados falsos: Os enunciados I e IV
7.No primeiro bimestre estudamos a Primeira Lei da Termodinâmica e vimos o balanço de energia. Porém, esse balanço de energia não é capaz de nos mostrar o sentido que os processos ocorrem. Para isso necessitamos da Segunda Lei da Termodinâmica.
Nenhum processo ocorre sem que atenda a 1° e 2° Lei da Termodinâmica. As máquinas térmicas são dispositivos cíclicos onde o fluido de trabalho volta ao seu estado inicial ao fimde cada ciclo. Em uma parte do ciclo o trabalho pelo fluidoenquanto que em uma determinada parte o trabalho é realizado sobre o fluido. Com isso, é possível determinar o trabalho líquido realizado por essa máquina térmica. Já a eficiência depende de como são executados os processos individuaiseestes podem ser maximizados usando processos reversíveis.
Essas relações de eficiência e coeficientes de performance máximos só é válido devido ao corolário de Carnot.
Na prática os ciclos reversíveis não existem, pois irreversibilidades associadas a cada processo não podem ser eliminadas. O estudo dos ciclos reversíveis é importante para que possamos identificar o ponto de máximo desempenho e consequentemente buscamos melhorias aos processos reais a fim de nos aproximar ao máximo desses valores.
O ciclo reversível mais estudado é o Ciclo de Carnot, proposto em 1824 pelo engenheiro francês Sadi Carnot, chamada máquina térmica de Carnot, que é um ciclo teórico capaz de mostrar a eficiência máxima que um ciclo termodinâmico pode atingir.
De acordo seus conhecimentos ciclo de potência de Carnot podemos dizer que:
I - Este ciclo de Carnot é composto por um conjunto de processos que representam uma expansão isotérmica reversível, uma expansão adiabática reversível, uma compressão isotérmica reversível e uma compressão adiabática reversível.
II - Os ciclos teóricos de Carnot representam os ciclos com máxima eficiência, isto é, 100% de eficiência.
III – A região no gráfico onde ocorre o processo de compressão adiabática reversível é onde encontra-se a caldeira, havendo uma grande quantidade de energia térmica adicionada, e por isso a temperatura de final é tão superior a temperatura inicial.
IV – A região no gráfico onde ocorre o processo de expansão adiabática reversível é onde encontra-se a turbina, onde está ocorrendo a liberação de potência.
R:Estão corretas: I, IV
8.Máquinas térmicas reais são menos eficientes que máquinastérmicas reversíveis quando operam entre os mesmos dois reservatórios de energia térmica. A desigualdade de Clausius, enunciada por Rudolf Julius Emanuel Clausius (18221888), físico e matemático alemão, um dos fundadores dos conceitos da termodinâmica é a base para o desenvolvimento do conceito de Entropia, e é aplicado a qualquer ciclo a despeito do(s) corpo(s) a partir do qual o ciclo recebe energia térmica ou para os quais o ciclo rejeita energia em forma de calor. Ela representa o conceito dos ciclos reais (< 0) e teóricos (= 0).
Com base na desigualdade de Clausius identifique a afirmações incorretas.
I – Para ciclos reversíveis, σciclo terá um valor positivo, sendo que quanto maior seu valor numérico, maior será o efeito da irreversibilidade presente no sistema.
II – Para o ciclo de Carnot, σciclo terá um valor nulo.
III – A desigualdade de Clausius apresenta o sentido do processo, consequentemente consegue apresentar os ciclos que são impossíveis e para isso o valor de σciclo deverá ser nulo.
IV – A desigualdade de Clausius, apesar de grande importância no estudo teórico da termodinâmica, não é capaz de predizer o sentido do processo, sendo assim apenas utilizada para o desenvolvimento da propriedade Entropia.
R: I, III, IV
9. Um bocal destina se a acelerar os gases de combustão após uma turbina de um Boeing 747-700. Considerado o processo de escoamento do gás no bocal adiabático, assinale a alternativa correta:
R: A entropia do fluxo de gases de combustão na saída do 
bocal será maior que na entrada.
10. Um ciclo de potênciapossui rendimento de 50%. Pode-se afirmar que:
R: QH / W = 2