Lista 1 Termo 2 - UFSJ

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1- Considere um reservatório de energia térmica a 1500 K que pode fornecer calor a uma taxa 
de 150.000 kJ/h. Determine a exergia dessa energia fornecida, considerando uma temperatura 
ambiente de 25 oC. Respostas: 33,4 kW 
 
2- Uma máquina térmica recebe calor de uma fonte a 1500 K à taxa de 700 kJ/s e rejeita calor 
para um meio a 320 K. A potência produzida pela máquina térmica é 320 kW e a temperatura 
ambiente é de 25 oC. Determine (a) a potência reversível, (b) a taxa de irreversibilidade e (c) a 
eficiência de Segunda Lei dessa máquina térmica. Respostas: (a) 550,7 kW, (b) 230,7 kW e (c) 
58,1% 
 
 
 
 
3. Uma casa que perde calor à taxa de 80.000 kJ/h quando a temperatura externa é de 15 oC 
deve ser aquecida por aquecedor por resistência elétrica. Se a casa deve ser mantida sempre a 
22 oC, determine o consumo de trabalho reversível desse processo e a irreversibilidade. 
Respostas: 0,53 W, 21,69 kW 
 
 
 
 
4- Um arranjo pistão-cilindro isolado contém 2 litros de água líquida saturada à pressão 
constante de 150 kPa. Um aquecedor à resistência elétrica dentro do cilindro é ligado, e um 
trabalho elétrico de 2200 kJ é realizado na água. Supondo que a vizinhança esteja a 25 oC e 
100 kPa, determine: (a) o trabalho mínimo com o qual esse processo possa ser realizado e (b) 
a exergia destruída durante esse processo. Respostas: (a) 437,7 kJ, e (b) 1705 kJ 
 
 
 
 
 
5- Um tanque rígido e isolado contem 3 kg de nitrogênio (N2) inicialmente a 47 °C e 2 bar. O 
nitrogênio é misturado por um agitador até que sua pressão dobre. Empregando o modelo 
de gás ideal com calor específico constante avaliado a 300 K, determine o trabalho e a 
destruição de exergia do nitrogênio, ambos em kJ. Ignore efeitos de movimento e gravidade 
e admita T0 = 300 K, p0 = 1 bar. Respostas: -713,3 kJ, e 463,5 kJ 
 
 
 
6- Um ciclo padrão a ar com calores específicos variáveis, executado em um sistema fechado 
é formado por quatro processos: 1-2: compressão isoentrópica de 100 kPa e 27 oC até 800 
kPa 2-3: fornecimento de calor a volume constante até 1800 K 3-4: expansão isoentrópica 
até 100 kPa 4-1: rejeição de calor a pressão constante de volta ao estado inicial a- Mostre o 
ciclo nos diagramas P-v e T-s b- Calcule o trabalho líquido produzido por unidade de massa c- 
Determine a eficiência térmica. Respostas: (b) 570,1 kJ/kg e (c) 51,9% 
 
 
 
 
 
 
7- Um ciclo padrão a ar executado em um sistema fechado é formado por quatro processos: 1-2: 
compressão isoentrópica de 100 kPa e 27 oC até 1 MPa 2-3: fornecimento de 2800 kJ/kg de calor a 
pressão constante 3-4: rejeição de calor a volume constante até 100 kPa 4-1: rejeição de calor a 
pressão constante de volta ao estado inicial a- Mostre o ciclo nos diagramas P-v e T-s b- Calcule a 
temperatura máxima do ciclo c- Determine a eficiência térmica. Considere calores específicos 
constantes à temperatura ambiente. Respostas: (b) 3360 K e (c) 21% 
 
8- Um ciclo padrão a ar com calores específicos variáveis, executado em um sistema fechado com 0,003 
kg de ar é formado por três processos: 1-2: fornecimento de calor a volume constante de 95 kPa e 17 oC 
até 380 kPa 2-3: expansão isoentrópica até 95 kPa 3-1: rejeição de calor a pressão constante de volta ao 
estado inicial a- Mostre o ciclo nos diagramas P-v e T-s b- Calcule o trabalho líquido do ciclo, em kJ c- 
Determine a eficiência térmica. Respostas: (b) 0,422 kJ e (c) 20,4% 
 
9- A razão de compressão de um ciclo Otto padrão a ar é 9,5. Antes do processo isoentrópico 
de compressão, o ar está a 100 kPa, 35 oC e 600 cm3 . A temperatura no final do processo de 
expansão isoentrópico é de 800 K. Usando calores específicos a temperatura ambiente, 
determine: (a) a temperatura e a pressão mais altas do ciclo, (b) a quantidade de calor 
transferido, em kJ, (c) a eficiência térmica, e (d) a pressão média efetiva. Respostas: (a) 1969 
K, 6072 kPa, (b) 0,59 kJ, (c) 59,4% e (d) 652 kPa