LISTA TERMO

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CENTRO UNIVERSITÁRIO FMU 
Departamento de Engenharia 
Curso: Engenharia Química Disciplina: Termodinâmica I Prof. Me. Jeferson S. Santana 
 
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TERMODINÂMICA - LISTA 01 – ENERGIA E TRABALHO 
 
1. Uma máquina de lavar roupas contém 2kg de roupa sendo centrifugadas. Admitindo que 
a aceleração imposta vale 24 m/s2. calcule a força necessária para restringir o movimento 
radial destas. (Resposta: 48 N) 
 
2. Um automóvel apresenta velocidade igual a 60 km/h. Suponha que ele seja imobilizado, 
com uma desaceleração constante, em 5 segundos. Sabendo que o conjunto automóvel 
- motorista apresenta massa de 1075 kg, determine o módulo da força necessária para 
frear o automóvel. (Resposta: 3584 N) 
 
3. Um balde contendo concreto, com massa igual a 200 kg, é movimentado por um 
guindaste. Sabendo que a aceleração do balde, em relação ao chão é de 2 m/s2 
determine a força realizada pelo guindaste. Admita que a aceleração local da gravidade 
seja igual a 9,8 m/s2. (Resposta: 2360 N) 
 
4. Um recipiente fechado e com volume de 5 m3 contém 900 kg de granito e ar (massas 
específicas respectivamente iguais a 2400 e 1,15 kg/m3). Determine a massa de ar 
contida no recipiente e o volume específico médio do arranjo. (Respostas: 5,32 kg e 
0,0055 m3/kg) 
 
5. Um conjunto cilindro-pistão vertical apresenta diâmetro de 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. Admita que a aceleração da gravidade seja 
9,81 m/s2. (Resposta: 30 kg) 
 
6. A altura da coluna de mercúrio num barômetro é 725 mm. A temperatura é tal que a 
massa específica do mercúrio vale 13.550 kg/m3. Calcule a pressão no ambiente. 
(Resposta: 9,6 . 104 Pa) 
 
7. Um projétil de canhão, com diâmetro de 0,15 m e massa de 5 kg, pode ser modelado 
como um pistão instalado num cilindro. A pressão gerada pela combustão da pólvora na 
 
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parte traseira do projétil pode ser considerada como igual a 7 MPa. Determine a 
aceleração do projétil sabendo que o canhão aponta na horizontal. (Resposta: 2,474 . 
104 m/s2) 
 
8. Um conjunto cilindro-pistão apresenta área de seção transversal igual a 0,01 m2. A 
massa do pistão e 100 kg e ele está apoiado nos esbarros como na figura. Se a pressão 
no ambiente vale 100 kPa, qual deve ser a mínima pressão na água para que o pistão 
se mova? (Resposta: 1,98 x 104 Pa) 
 
9. Um recipiente de aço que apresenta massa de 15 kg contém 1,75 quilomoles de propano 
na fase líquida. Se uma força de 2 kN atuar sobre o sistema, que não apresenta vínculos, 
calcule qual será a aceleração. (Resposta: 21,74 m/s2) 
 
10. A pressão absoluta num tanque é igual a 85 kPa e a pressão ambiente vale 97 kPa. Se 
um manômetro em U, que utiliza mercúrio (ρ = 13.550 kg/m3) como fluído barométrico, 
for utilizado para medir vácuo, qual será a diferença entre as alturas das colunas de 
mercúrio? (Resposta: 90 mm) 
 
11. Um manômetro contém um fluido com massa específica de 900 kg/m3. Qual será a 
diferença de pressão indicada se a diferença entre as alturas das duas colunas for 200 
mm? Qual será a diferença entre as alturas das colunas se a mesma diferença de 
pressão for medida com um manômetro que contém mercúrio ( ρ = 13600 kg/m3)? 
(Resposta: 1,77 kPa ; 13,2 mm) 
 
12. Uma coluna de mercúrio é usada para medir uma diferença de pressão de 100 kPa num 
aparelho colocado ao ar livre. Nesse local, a temperatura mínima no inverno é -15ºC e a 
máximo no verão é 35ºC. Qual será a diferença entre a altura da coluna de mercúrio no 
verão e àquele referente ao inverno, quando estiver sendo medida a diferença de 
pressão indicada. Admita aceleração normal da gravidade e que a massa específica do 
mercúrio varia com a temperatura de acordo com 
ρ = 13.595 - 2,5 T (kg/m3) 
e T está em ºC 
 
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(Resposta: ~ 8 mm) 
 
13. Um dispositivo experimental está localizado num local onde a temperatura vale -2ºC e g 
= 9,5 m/s2. O fluxo de ar neste dispositivo é medido, determinando-se a perda de pressão 
no escoamento através de um orifício, por meio de um manômetro de mercúrio. 
Determine o valor da queda de pressão em kPa quando a diferença de nível no 
manômetro for igual a 200 mm. Considere o cálculo da pressão de mercúrio do exercício 
13. (Resposta: 25,8 kPa) 
 
 
14. Dois cilindros A e B estão ligados por um pistão que apresenta dois diâmetros diferentes. 
O cilindro B contém um gás enquanto o cilindro A contém óleo que foi bombeado por 
uma bomba hidráulica até uma pressão de 500 kPa. A massa do pistão é 25 kg. Calcular 
a pressão do gás no cilindro B. (Resposta: ~5,99 Mpa). 
 
15. Um objeto cuja massa é 400 kg está localizado a uma altura de 25 m acima da superfície 
da Terra. Para g = 9,78 m/s2, determine a energia potencial gravitacional do objeto em 
kJ, em relação à superfície da Terra. (Resposta: 97,8 kJ) 
 
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16. Um objeto cuja massa é de 1000 kg, inicialmente apresentando uma velocidade de 100 
m/s, desacelera até uma velocidade final de 20 m/s. Qual é a variação da energia cinética 
do objeto em kJ? (Resposta: - 4800 kJ) 
 
17. Um objeto cuja massa é de 300 lb (136,1 kg) sofre uma variação em suas energias 
cinética e potencial em virtude da ação de uma força resultante R. O trabalho realizado 
pela força resultante sobre o objeto é 140 Btu (147,7 kJ). Não existe nenhuma outra 
interação entre o objeto e sua vizinhança. Se a altura do objeto aumenta de 100 ft (30,5 
m) e sua velocidade final é 200 ft/s (61,0 m/s), qual é a sua velocidade inicial em ft/s? 
Considere g = 32,2 ft/s2 (9,8 m/s2). (Resposta: 151,96 ft/s) 
 
18. Um objeto cuja massa é de 50 lb (22,7 kg) é projetado para cima a partir da superfície 
da Terra com velocidade inicial de 200 ft/s (61,0 m/s). A única força que atua sobre o 
objeto é a força da gravidade. Determine a altura do objeto, em ft, quando sua velocidade 
alcançar o valor zero. A aceleração da gravidade é g = 31,5 ft/s2 (9,6 m/s2). (Resposta: 
~635 m) 
 
19. Uma força importante que se opõe ao movimento de um veículo é a resistência dos 
pneus ao rolamento, Fr, dada por 
Fr = f . ºW 
em que f é uma constante chamada de coeficiente de resistência ao rolamento e ºW é o 
peso do veículo. Determine a potência, em kW, necessária para vencer a resistência ao 
rolamento para um caminhão que pesa 322,5 kN que está se movendo a 110 km/h. 
Considere f = 0,0069. (Resposta: 68 kW) 
 
20. Um gás contido em um conjunto cilindro-pistão passa por um processo no qual a relação 
entre a pressão e o volume é dada por pV2=constante. A pressão inicial é de 1 bar, o 
volume inicial é de 0,1 m3, e a pressão final é de 9 bar. Determine o volume final, em m3, 
e o trabalho em kJ (Respostas: a) 0,0033 b) – 11,1 ) 
 
 
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21. O gás nitrogênio (N2) em um conjunto cilindro-pistão sofre uma compressão de p1 = 0,2 
MPa, V1 = 2,75 m3, até um estado em que p2 = 2 MPa. A relação entre a pressão e o 
volume durante o processo é pV1,35 = constante. Para o N2, determine: (a) o volume no 
estado 2, em m3, e (b) o trabalho em kJ. (Respostas: a) 0,5 b) - 1285) 
 
22. Deseja-se isolar termicamente uma sala de modo que as paredes devem permitir uma 
transmissão máxima de calor, por unidade de área, de 10 W/m2. Sabendo-se que o 
interior da sala é mantido à temperatura de 20°C e o exterior atinge uma temperatura 
máxima de 35°C, calcule a espessuramínima de lã, em centímetros, que deve ser usada 
nas paredes. O coeficiente de condutividade térmica da lã é H =0,04 W/m.K (Resposta: 
6 cm) 
 
23. Um equipamento condicionador de ar deve manter uma sala, de 15 m de comprimento, 
6 m de largura e 3 m de altura a 22 ºC. As paredes da sala, de 25 cm de espessura, são 
feitas de tijolos com condutividade térmica de 0,14 Kcal/h.m.ºC e a área das janelas 
podem ser consideradas desprezíveis. A face externa das paredes pode estar até a 
40 ºC em um dia de verão. Desprezando a troca de calor pelo piso e pelo teto, que estão 
bem isolados, pede-se o calor a ser extraído da sala pelo condicionador (em HP ). 
Observação: 1 HP = 641,2 Kcal/h (Resposta: ~2HP) 
 
24. Uma sonda interplanetária esférica, carregada eletronicamente, de 0,5 diâmetro, em 
regime permanente, transfere energia por radiação de sua superfície externa a uma taxa 
de 150 W. Se a sonda não recebe radiação do Sol ou do espaço, qual é a temperatura 
da superfície em K? (Considere E = 0,8) (Resposta: 254,7)