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Curso: Engenharia Mecânica Lista 3 Flávio Tambellini 
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Lista 3 de Termodinâmica 1 - 2019 
Propriedades 
1) Considerando a água como fluido de trabalho, 
determine em que fase ou estado ela se encontra 
para os itens a seguir. 
a) T = 100 oC e P = 5 bar; 
b) T = 100 oC, P = 1,014 bar e x = 0; 
c) T = 100 oC e P = 1,014 bar e 𝑣 = 0,8 m3/kg; 
d) T = 100 oC e 𝑣 = 1,673 m3/kg; 
e) T = 100 oC e P = 0,5 bar 
 
2) Verifique em que estado ou fase que a água se 
encontra para os seguintes estados 
termodinâmicos definidos por: 
a) P = 7 bar e T = 280 oC; 
b) P = 7 bar e x = 1; 
c) P = 7 bar e T = 165 oC e 𝑣 = 0,15 m3/kg; 
d) P = 7 bar e 𝑣 = 0,001108 m3/kg; 
e) P = 7 bar e T = 100 oC. 
 
3) Determine o título da água que está a uma 
temperatura de 80 oC e com um volume específico 
de 2,0 m3/kg. 
 
4) Determine o volume específico da água que 
está a uma pressão de 1 bar (100 kPa) e tem um 
título de 40%. 
 
5) Qual é o título para a água que está a 3 bar (300 
kPa) e tem uma energia interna específica de 
1.000 kJ/kg? 
 
6) Calcule a energia interna da água que está a 
uma temperatura de 200 oC e que o título vale 
68%. 
 
7) Para a água que está a uma pressão de 40 bar 
(4 MPa) e a uma temperatura de 390 oC, 
determine: 
a) o volume específico, em m3/kg; 
b) a energia interna específica, em kJ/kg; 
c) a entalpia específica, em kJ/kg. 
 
8) Á agua encontra-se a uma pressão de 90 bar (9 
MPa) e uma temperatura de 520 oC, calcule: 
a) o volume específico, em m3/kg; 
b) a energia interna específica, em kJ/kg; 
c) a entalpia específica, em kJ/kg. 
 
9) Á água está a uma pressão de 45 bar (4,5 MPa) 
e uma temperatura de 600 oC, encontre: 
a) o volume específico, em m3/kg; 
b) a energia interna específica, em kJ/kg; 
c) a entalpia específica, em kJ/kg. 
 
10) Uma massa de 180 gramas de água está 
contida em um volume de 36 litros a uma 
temperatura de 130 oC. Determine: 
a) o volume específico, em m3/kg; 
b) a densidade, em kg/m3; 
c) a pressão que se encontra a água, em kPa; 
d) o título da água nestas condições; 
e) a energia interna específica, em kJ/kg; 
f) a energia interna, em kJ. 
 
11) Uma massa de 50 gramas de água está contida 
em um volume de 10,6 litros a uma pressão de 15 
bar (1,5 MPa). Determine: 
a) o volume específico, em m3/kg; 
b) a densidade, em kg/m3; 
c) a temperatura que a água se encontra; 
d) a energia interna, em kJ; 
e) a entalpia, em kJ. 
 
12) A tabela a seguir mostra as temperaturas e os 
volumes específicos da amônia em duas pressões, 
na condição de vapor superaquecido. 
 
P = 12,0 bar P = 14,0 bar 
T(oC) 𝑣 (m3/kg) T(oC) 𝑣 (m3/kg) 
80 0,1339 80 0,1132 
100 0,1435 100 0,1217 
120 0,1528 120 0,1299 
 
Durante a resolução de problemas, nem sempre 
se encontra os valores de propriedades tabelados, 
então far-se-á necessário o uso da interpolação 
linear, como já foi feito nos exercícios anteriores 
(7, 8, 9, 10 e 11), entretanto, às vezes, é 
necessário fazer uma dupla interpolação, como é 
o caso do item “d” deste exercício. Com os dados 
tabelados acima, estime: 
a) o volume específico a uma temperatura de 86 
oC e pressão de 14 bar; 
b) a temperatura da amônia para um volume 
específico de 0,15 m3/kg e pressão de 12 bar; 
c) a pressão da amônia para um volume específico 
de 0,13 m3/kg e temperatura de 100 oC; 
d) o volume específico a uma temperatura de 108 
oC e pressão de 13,4 bar 
 
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13) A água está a uma pressão de 12,5 bar (1,25 
MPa) e a uma temperatura 332 oC. Determine: 
a) o volume específico, em m3/kg; 
b) a energia interna específica, em kJ/kg; 
c) a entalpia específica, em kJ/kg. 
 
Processos – Primeira Lei para Sistemas 
 
14) Um recipiente fechado com volume fixo de 
0,06 m3 contém 0,001 m3 de água líquida saturada 
e 0,059 m3 de água no estado de vapor saturado à 
pressão de 0,1 MPa. Calor é transferido à água até 
que o recipiente contenha apenas vapor saturado. 
Determine: 
a) a massa de água no recipiente, em kg; 
b) o título inicial; 
c) a energia interna específica inicial, em kJ/kg; 
d) a temperatura final, em oC; 
e) a pressão final, em bar; 
f) o calor transferido para a água, em kJ. 
 
15) Um cilindro provido de pistão contém 0,4 kg 
de vapor d’água a 600 kPa (6 bar) e apresenta 
inicialmente um volume de 0,08 m3. Transfere-se 
calor ao vapor até que a temperatura atinja 320 
oC, enquanto a pressão permanece constante. 
Despreze a variação de energia cinética e 
potencial. Determine: 
a) o trabalho realizado neste processo, em kJ; 
b) a variação de energia interna, em kJ; 
c) o calor transferido neste processo, em kJ. 
 
16) Água contida em um conjunto cilindro-pistão é 
submetida a dois processos em série a partir de 
um estado inicial, onde a pressão é de 1 MPa e a 
temperatura é de 400 oC. 
Processo 1-2: a água é resfriada à medida que é 
comprimida a uma pressão constante a partir de 1 
MPa até alcançar o estado de vapor saturado. 
Processo 2-3: a água é resfriada a volume 
constante até 150 oC. 
a) Esboce os dois processos em diagramas pressão 
versus volume específico e temperatura versus 
volume específico. 
b) Determine o trabalho para cada processo e o 
trabalho total, em kJ/kg. 
c) Determine a quantidade de calor transferida 
para cada processo e o calor transferido total, em 
kJ/kg. 
17) Um tanque rígido com um volume de 0,28 m3 
contém água como vapor saturado a 100 oC. A 
água é aquecida até uma pressão de 1,5 bar (150 
kPa). Determine: 
a) a temperatura no estado final, em oC; 
b) a massa contida no sistema, em kg; 
c) a variação de energia interna, em kJ; 
d) o trabalho realizado, em kJ; 
e) o calor transferido, em kJ. 
f) Faça o esboço dos diagramas pressão versus 
volume específico e temperatura versus volume 
específico. 
18) Um conjunto cilindro-pistão contém 0,2 kg de 
vapor d’água em um volume inicial de 0,06 m3 é 
aquecido a pressão constante de 200 kPa até a 
temperatura de final de 500 oC. Despreze a 
variação de energia cinética e a de energia 
potencial. 
a) Determine o volume final, em m3. 
b) Calcule o trabalho realizado, em kJ. 
c) Determine a variação de energia interna, em kJ. 
d) Calcule o calor transferido para o cilindro, em 
kJ. 
 
19) Um conjunto cilindro-pistão contém 0,3 kg de 
vapor de água, inicialmente a uma temperatura 
de 280 oC e pressão de 3 bar (300 kPa). O vapor de 
água é resfriado à pressão constante até a água 
atingir um título de 80%. 
a) Determine o volume final, em m3. 
b) Calcule o trabalho realizado sobre o sistema, 
em kJ. 
c) Qual é a variação de energia interna, em kJ? 
d) Calcule o calor transferido, em kJ. O calor foi 
transferido para o sistema o ou foi transferido do 
sistema? 
e) Determine a variação de entalpia, em kJ. O 
resultado foi igual ao item d? 
 
Mais exercícios sobre processos 
 
20) A água no estado de líquido saturado a 
temperatura de 40 oC sofre um processo 
isotérmico passando para a pressão de 15 MPa 
(150 bar). 
a) Determine a pressão inicial do processo, em 
bar. 
b) Determine o volume específico inicial, em 
m3/kg. 
c) Calcule da densidade inicial, em kg/m3. 
d) Qual é o estado final? 
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e) Determine o volume específico final, em m3/kg. 
f) Calcule a densidade final, em kg/m3. 
g) Determine a variação de volume específico, em 
m3/kg. 
h) Determine a variação de densidade, em kg/m3. 
i) Quantas vezes a pressão aumentou? 
j) Quantas vezes o volume específico diminuiu? 
k) Quantas vezes a densidade aumentou? 
 
21) A água a temperatura de 60 oC no estado de 
líquido saturado, em um conjunto cilindro-pistão 
sofre um processo isotérmico e isobárico, 
passando para o estado de vapor saturado. 
a) Determine o trabalho realizado, em kJ/kg. 
b) Calcule a variação de energia interna, em kJ/kg. 
c)Determine a transferência de calor, em kJ/kg. 
 
22) A água a 70 oC e no estado de saturação, sofre 
um processo isotérmico. Determine a variação do 
volume específico, em m3/kg, quando: 
a) o título passa de 0 para 0,3; 
b) o título passa de 0,3 para 0,6; 
c) o título passa de 0,6 para 0,9. 
 
23) A água, em um conjunto cilindro-pistão, no 
estado de vapor seco a uma pressão de 300 kPa (3 
bar) sofre um processo isobárico chegando a 
temperatura de 500 oC. Determine: 
a) a temperatura no estado de vapor seco; 
b) a variação de volume específico em m3/kg; 
c) a variação de energia interna específica, em 
kJ/kg; 
d) o trabalho, em kJ/kg; 
e) o calor transferido, em kJ/kg. 
 
24) Vapor de água saturado (vapor seco) com 
temperatura inicial de 150 oC passa por um 
processo isovolumétrico chegando à temperatura 
final de 50 oC. Determine: 
a) a pressão inicial do processo, em bar; 
b) a pressão final do processo, em bar; 
c) o título quando a água chega à temperatura de 
50 oC; 
d) o calor retirado, em kJ/kg. 
 
25) O refrigerante R134a, inicialmente à 
temperatura de 0 oC, no estado de vapor seco, 
sofre um processo isovolumétrico chegando à 
temperatura de -24 oC. Determine: 
a) a pressão inicial do processo; 
b) a pressão final do processo; 
c) o título no estado final. 
 
Tabela com as propriedades do R134a 
 
T 
(oC) 
P 
(bar) 
𝒗𝒍 × 10
3 
(m3/kg) 
𝒗𝒗 
(m3/kg) 
-24 1,1160 0,7296 0,1728 
0 2,9282 0,7721 0,0689 
 
26) Considere os dois tanques, A e B, ambos 
contendo água, conectados conforme a figura a 
seguir. O tanque A está a 200 kPa (2 bar), tem um 
volume específico de 0,5 m3/kg e possui um 
volume de 1 m3 e o tanque B contém 3,5 kg a 0,5 
MPa (5 bar) e 400 oC. A válvula entre os dois 
tanques é aberta e atinge-se a condição de 
equilíbrio. Determine o volume específico final, 
em m3/kg. 
 
 
Gás ideal 
27) Um tanque de volume interno de 1,2 m3 
contém um gás temperatura e pressão ambientes: 
20 oC e 100 kPa. Qual é a massa contida no tanque 
se o gás é: 
a) neônio; b) ar; c) hidrogênio. 
28) Um cilindro pneumático (um pistão-cilindro 
com ar) deve fechar uma porta aplicando uma 
força de 600 N. A área da seção transversal do 
cilindro vale 6 cm2 e seu volume é igual a 60 cm2. 
Quais os valores da massa e da pressão do ar, se o 
ar está a temperatura de 25 oC? 
29) O ar no interior de um motor de combustão 
interna está a 227 oC, 1000 kPa e ocupa um 
volume de 0,1 m3. A combustão aquece o ar até a 
1500 K num processo a volume constante. Qual é 
a massa de ar e qual é o valor que a pressão 
atinge nesse processo? 
30) O processo de expansão em um motor Diesel 
pode ser aproximado, por um processo à pressão 
constante, em que a pressão inicial é de 5,4 MPa e 
a temperatura inicial vale 900 K. Considere que a 
modelagem pode ser feita com ar, sendo ele um 
gás ideal. Ao aplicara a primeira lei, despreze a 
variação de energia cinética e potencial. Sabendo-
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se no conjunto cilindro-pistão, o volume dobra de 
valor, determine: 
a) o volume específico inicial, em m3/kg; 
b) a temperatura final, em K; 
c) o trabalho realizado, em kJ/kg; 
d) a variação de energia interna, em kJ/kg; 
e) o calor transferido, em kJ/kg. 
 
Respostas 
1) a) líquido comprimido; b) líquido saturado 
c) região de saturação (água líquida e vapor); 
d) vapor saturado 
e) vapor superaquecido 
2) a) vapor superaquecido; b) vapor saturado; 
c) região de saturação (água líquida e vapor); 
d) líquido saturado; 
e) líquido comprimido 
3) 0,5869 
4) 0,6782 m3/kg 
5) 0,2214 
6) 2037,0 kJ/kg 
7) a) 0,07203 b) 2901,4 c) 3189,5 
8) a) 0,03854 b) 3094,2 c) 3436,4 
9) a) 0,09045 b) 3276,1 c) 3670,4 
10) a) 0,2 b) 5 c) 270,1 d) 0,29805 
e) 1140,3 f) 205,25 
11) a) 0,212 b) 4,717 c) 427,7 d) 1149,89 
e) 165,79 
12) a) 0,1158 b) 113,98 c) 13,24 d) 0,1317 
13) a) 0,2271 b) 2841,5 c) 3113,7 
14) a) 0,9934 kg b) 0,03503 c) 490,59 
d) 239,5 e) 33,27 f) 2099 
15) a) 63,2 b) 385,4 c) 448,6 
16) a) Esboço dos dois processos 
 
 
b) 
Processo 𝑤 ∆𝑢 𝑞 
1 – 2 -112,2 -373,7 -485,9 
2 – 3 0 -1000,5 -1000,5 
Total -112,2 -1374,2 -1486,4 
 
17) a) 273,0 b) 0,1674 c) 43,74 d) 0,00 
e) 43,74 
f) Diagramas 
 
 
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18) a) 0,3959 b) 67,2 c) 388,4 d) 455,6 
19) a) 0,1455 b) -32,3 c) -188,5 d) -220,8 
e) -220,8 e sim 
20) a) 0,07384 b) 0,0010078 
c) 992,3 
d) líquido comprimido e) 0,0010013 
f) 998,7 g) -6,510-6 m3/kg h) 6,4 
i) 2031 j) 0,9936 k) 1,0064 
21) a) 152,9 b) 2205,5 c) 2358,4 
22) a) 1,5123 b) 1,5123 c) 1,5123 
23) a) 133,6 b) 0,5812 c) 586,4 
d) 174,4 e) 760,8 
24) a) 4,758 b) 0,1235 c) 0,03256 d) -2277,4 
25) a) 2,9282 bar b) 1,1160 bar c) 0,3962 
26) 0,5747 
27) a) 0,994 kg b) 1,426 kg c) 0,203 kg 
28) m = 0,0007012 kg e p = 1.000 kPa 
29) m = 0,6967 kg e p = 2.999,1 K 
30) a) 0,047831 b) 1800 c) 258,29 
d) 812,66 e) 1070,95