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Exercícios sugeridos para Segunda Lei da Termodinâmica 
 
(5.22 - Van Wylen - 8ed) - Um grande central de potência que utiliza carvão como 
combustível tem eficiência térmica de 45% e produz potência elétrica de 1500 MW. O 
carvão libera 25.000 kJ/kg quando queima. Qual o consumo horário de carvão? 
(7.56 - Van Wylen - 6ed) - A temperatura média alcançada num tipo de coletor 
solar de energia solar é de 100ºC. A energia coletada deve ser utilizada como fonte 
térmica num ciclo motor. Qual é o máximo rendimento térmico do motor se a temperatura 
do meio for igual a 10ºC? O que aconteceria, se o coletor fosse projetado pra concentrar 
a energia de modo que a temperatura máxima fosse alterada para 300ºC. 
 (7.63 - Van Wylen - 6ed) - Um escoamento de água, com vazão em massa igual a 
60 kg/h, deve ser vaporizado a pressão constante. A transferência de calor para a água é 
fornecida por uma bomba de calor. Essa bomba utiliza um reservatório térmico a 16ºC, 
como fonte fria. A água entra no condensador da bomba como líquido saturado a 200 kPa 
e sai do equipamento como vapor saturado. Determine, nestas condições a mínima 
potência necessária a bomba de calor. 
4 - Vapor de água entra numa turbina a 300ºC, pressão de 1 Mpa e com velocidade 
de 50 m/s. O vapor sai da turbina a pressão de 150 kPa e com uma velocidade de 200 m/s. 
Determine o trabalho específico realizado pelo vapor que escoa na turbina, admitindo que 
o processo seja adiabático e reversível. (377,5 kJ/kg) 
5 - Considere o escoamento de vapor de água num bocal. O vapor entra no bocal a 
1MPa, 300ºC e com velocidade de 30 m/s. A pressão do vapor na saída do bocal é 0,3 
MPA. Admitindo que o escoamento eja adiabático e reversível e em regime permanente, 
determine a velocidade do vapor na seção de saída do bocal. (736,7 m/s) 
6 - Ar é comprimido, num compressor centrifugo, da condição atmosférica, 290 K 
e 100 kPa, até a pressão de 1MPa. Admitindo que o processo é adiabático e reversível e 
que as variações de energia cinética e potencial são desprezíveis; calcule o trabalho 
especifico no processo de compressão e a temperatura do ar na seção de descarga do 
compressor. (-270 kJ/kg; 559,7 K) 
7 - Uma turbina é alimentada com vapor de água a pressão de 1MPa e 300ºC. O 
vapor sai da turbina a pressão de 15 kPa. O trabalho produzido pela turbina foi 
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determinado, obtendo o vapor de 600 kJ por kg de vapor que escoa na turbina, determine 
a eficiência isentrópica da turbina (0,8) 
8 - Um turbo compressor automotivo é alimentado com ar a 100 kPa e 300 K. A 
pressão na seção de descarga do equipamento é 150 kPa. Sabendo que a eficiência 
isentrópica deste compressor é de 70%, determine o trabalho necessário para comprimir 
um quilograma de ar deste equipamento. Qual é a temperatura na seção de descarga do 
turbo compressor? (-52,87 kJ/kg; 352,6 K) 
9 - Com velocidade de 70m/s, gás oxigênio entra em um tubo isolado de 12 cm de 
diâmetro. Na entrada do tubo, o oxigênio está a 240 kPa e 20ºC, saindo a 200 kPa e 18ºC. 
Calcule a taxa de geração de entropia no tubo. (0,1026 kW/K) 
10 - Água líquida a 200 kPa e 20ºC é aquecida em uma câmara pela mistura com 
uma corrente de vapor superaquecido a 200 kPa e 150ºC. A água líquida entra em uma 
câmara de mistura com uma vazão de 2,5 kg/s e, estima-se que a câmara perca calor para 
o ambiente, que se encontra a 25ºC, a uma taxa de 1200 kJ/min. Considerando que a 
mistura saia da câmara de mistura a 200 kPa e 60ºC, determine a) a vazão mássica de 
vapor superaquecido necessário; b) a taxa de geração de entropia durante o processo de 
mistura. (0,17 kg/s; 0,29 kW/K) 
11 - Um tanque rígido de 0,18m3 é preenchido com água líquida saturada a 120°C. 
Uma válvula na parte inferior do tanque é aberta e metade da massa total é retirada do 
tanque na forma líquida. Calor é transferido para a água por uma fonte a 230°C, e assim 
a temperatura do tanque permanece constante. Determine a) a quantidade de calor 
transferido; b) a geração total de entropia desse processo. (222,2 kJ; 0,1236 kJ/K) 
12 - Vapor de água entra em um bocal adiabático a 2,5 Mpa e 450ºC com uma 
velocidade de 55 m/s, saindo a 1MPa e 390 m/s. Considerando que o bocal tem uma 
entrada de 6 cm2, determine a) a temperatura de saída; b) a taxa de geração de entropia 
c) a eficiência isentrópica do bocal. (406ºC; 0,0783 kW/K; 0,28) 
 
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