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TERMODINÂMICA – CAPÍTULO 2 
 
2.30 Um sistema fechado que consiste em 0,5 Ibmol de ar sofre um processo politrópico de p1 = 20 lbf/in
2 e 
v1 = 9,26 ft3/lb até um estado final em que p2 = 60 Ibf/in
2 e v2 = 3,98 ft
3/lb. Determine a quantidade de energia 
transferida através de trabalho. em Btu, para o processo. (R. W = -479 Btu) 
 
 
2.31 Um conjunto cilindro-pistão orientado horizontalmente contém ar aquecido, conforme mostrado na Fig.P2.31. 0 ar 
se resfria lentamente de um volume inicial de 0,003 m3 até um volume final de 0,002 m3. Durante este processo, a mola 
exerce uma força que varia linearmente de um valor inicial de 900 N até um valor final zero. A pressão atmosférica é 
100 kPa, e a área da face do pistão é 0,018 m2. O atrito entre o pistão e a parede do cilindro pode ser desprezado. Para 
o ar. determine as pressões inicial e final, em kPa, e o trabalho, em kJ. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
2.33 Um gás sofre três processos em série que completam um ciclo: 
Processo 1-2: compressão de p1 = 10 lbf/in
2, V1 = 4,0 ft
3 até p2 = 50 lbf/in
2 durante a qual a relação pressão-
volume é pv = constante 
Processo 2-3: volume constante até p3 = p1 
Processo 3-1: pressão constante 
Esboce os processos num diagrama p-V e determine o trabalho líquido para o ciclo, em Btu. (R. W = -0,126 kJ) 
 
 
2.57, Conforme mostrado na Fig. P2.57, 5 kg de vapor d'água contidos dentro de um conjunto cilindro-pistão sofrem uma 
expansão de um estado 1, onde a energia interna específica é u1 = 2709,9 kJ/kg, até um estado 2, onde u2 = 2659,6 
kJ/kg. Durante o processo, há transferência de calor para o vapor d'água com uma magnitude de 80 kJ. Também um 
agitador transfere energia para o vapor d'água através de trabalho numa quantidade de 18,5 kJ. Não há variação 
significativa na energia cinética ou potencial do vapor. Determine a energia transferida por trabalho do vapor para o pistão 
durante o processo, em kJ. (R. W = 350 kJ) 
 
 
 
2.58 Um sistema fechado com massa de 2 kg sofre dois processos em série: 
Processo 1-2: v1 = v2 = 4,434 ft
3/Ib, p1 = 100 lbf/in
2, u1 = 1105,8 Btu/lb, Q12 = -581,36 Btu 
Processo 2-3: p2 = p3 = 60 lbf/in
2, v3 = 7,82 ft
3 /lb, u3 = 1121,4 Btu/ lb 
Os efeitos das energias cinética e potencial podem ser desprezados. Determine o trabalho e a transferência de calor 
para o processo 2-3, ambos em Btu. (R. W23 = 165,8 Btu, Q23 = 815,9 Btu) 
 
 
2.69 O ar é mantido em um conjunto cilindro-pistão vertical por um pistão com massa de 50 kg e que possui uma área 
de face de 0,01 m2. A massa de ar tem 4 g, e inicialmente este ocupa um volume de 51. A atmosfera exerce uma pressão 
de 100 kPa sobre o topo do pistão. Uma transferência de calor de magnitude 1,41 kJ ocorre lentamente do ar para a 
vizinhança, e o volume do ar diminui para 0,0025 m2. Desprezando o atrito entre o pistão e a parede do cilindro, 
determine a variação na energia interna específica do ar, em kJ/kg. (R. Δu = -259,35 kJ/kg) 
 
 
A = 0.018 m2 
A força da mola varia linearmente de 900 N, quando 
V1 = 0,003 m3, até zero, quando V2 = 0,002 m3 
 
2.70 Um gás contido num conjunto cilindro-pistão é mostrado na Fig. 2.70. Inicialmente, a face do pistão está em x = 0, e 
a mola não exerce nenhuma força sobre o pistão. Como conseqüência da transferência de calor, o gás se expande 
elevando o pistão até que este atingir os esbarros. Neste ponto, a face do pistão está localizada em x = 0,06 m e a 
transferência de calor cessa. A força exercida pela mola sobre o pistão, à medida que o gás se expande, varia 
linearmente com x de acordo com Fmola = kx, onde k = 9000 N/m. O atrito entre o pistão e a parede do cilindro pode ser 
desprezado. A aceleração da gravidade é g = 9,81 m/s2. . Informações adicionais são dadas na Fig. P2.70. 
 
 
 
Fig. P2.70 
 
(a) Qual é a pressão inicial do gás, em kPa? 
(b) Determine o trabalho realizado pelo gás sobre o pistão, em J. 
(c) Se as energias internas específicas do gás nos estados inicial e final forem 210 e 335 kJ/kg, respectivamente, 
calcule a transferência de calor, em J. (R. p1 = 112,58 kPa, W = 69,24 J, Q = 131,74 J) 
 
 
2.74 Um gás percorre um ciclo termodinâmico que consiste em três processos: 
Processo 1-2: volume constante, V = 0,028 m', U2 – U1 = 26,4 kJ 
Processo 2-3: expansão com pV = constante, U3 = U2 
Processo 3-1: pressão constante, p = 1,4 bar, W31 = — 10,5 kJ 
Não há variações significativas na energia cinética ou potencial. 
(a) Esboce o ciclo num diagrama p-V. 
(b) Calcule o trabalho líquido para o ciclo, em kJ. 
(c) Calcule a transferência de calor para o processo 2-3, em M. 
(d) Calcule a transferência de calor para o processo 3-1, em M. 
Este é um ciclo de potência ou de refrigeração? 
(R. W = 8,28 kJ Q23 = 18,78 kJ, Q31 = -36,9 kJ) 
 
 
2.75 Um sistema fechado percorre um ciclo termodinâmico que consiste nos seguintes processos: 
Processo 1-2: compressão adiabática com pV1,4 = constante, de p1 = 50 lbf/in
2,, V1 = 3 ft
3 até V2 = 1 ft
3 
Processo 2-3: volume constante 
Processo 3-1: pressão constante, U1 – U3 = 46,7 Btu 
Não há variações significativas na energia cinética ou potencial. 
(a) Esboce o ciclo num diagrama p-V. 
(b) Calcule o trabalho líquido para o ciclo, em Btu. 
(c) Calcule a transferência de calor para o processo 2-3, em Btu. 
(R. W = -19,79 Btu, Q23 = -85 Btu)