1ª Lista de Exercícios

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Universidade Federal do Recôncavo da Bahia (UFRB) 
Centro de Ciência e Tecnologia em Energia e Sustentabilidade (CETENS) 
 
 
1ª LISTA DE EXERCÍCIOS Disciplina: Termodinâmica 
 
1) Um gás encontra-se confinado em um cilindro por um pistão. A pressão inicial é 
de 7 bar, e o seu volume é 0,10 m3. O pistão é mantido imóvel por presilhas 
localizadas na parede do cilindro. O equipamento completo encontra-se no 
vácuo total. Qual é a variação de energia do equipamento, se as presilhas fossem 
removidas de tal forma que o gás se expanda subitamente para o dobro do seu 
volume inicial? No final do processo, o pistão é novamente retido por outras 
presilhas localizadas no cilindro. 
 
2) Se o processo descrito no exercício anterior for repetido, não no vácuo, no ar, a 
pressão atmosfera padrão de 101,3kPa, qual é a variação de energia do 
equipamento? Admita que a taxa de transferência de calor entre o equipamento 
e o ar ambiente seja pequena quando comparada à taxa na qual o processo 
ocorre. 
 
3) Você consegue imaginar um sistema isolado em que a energia interna, a 
potencial e a cinética estejam mudando? Faça um esquema. 
 
4) A porta de uma geladeira comum foi esquecida aberta por acidente (com a 
geladeira ligada) quando os donos da casa saíram para o fim de semana. Com a 
porta da cozinha fechada e as paredes bem isoladas termicamente, o ambiente 
irá ficar mais frio, mais quente ou à mesma temperatura que o resto da casa? 
Por quê? 
 
5) O gás de um cilindro se expande, empurrando um pistão. Ao mesmo tempo calor 
é retirado ou fornecido a este sistema e a sua temperatura alterada. Os dados a 
seguir mostram como o sistema evolui: 
 
 
 
Pressão empurrando o 
pistão (bar) 
Volume o gás no cilindro 
(L) 
Temperatura do gás no 
cilindro (°C) 
7 10 68 
5 12 19 
4 14 0 
4 16 39 
5 18 166 
7 20 409 
 
Quanto trabalho foi realizado pelo gás no pistão nessa operação? 
 
6) Uma bateria de 12 V recebe uma carga de 50 A em 20 min. Nesse período, a 
bateria esquenta e perde 120 KJ de calor para o ambiente. Calcule a variação da 
energia interna da bateria. 
 
7) Um gás está confinado em um cilindro com 0,47 m de diâmetro por um pistão, 
sobre o qual repousa um peso. Juntos, o pistão e o peso possuem massa de 150 
Kg. A aceleração da gravidade local é de 9,813 m s-2, e a pressão atmosférica é 
de 101,57 kPa. 
a) Qual a força em newtons exercida sobre o gás pela atmosfera, pelo pistão e pelo 
peso, admitindo que não há atrito entre o pistão e o cilindro? 
b) Qual é a pressão do gás em kPa? 
c) Se o gás no cilindro for aquecido, ele se expande, empurrando para cima o pistão 
e o peso. Se o pistão e o peso forem erguidos 0,83 m, qual é o trabalho realizado 
pelo gás em kJ? Qual é a variação da energia potencial do pistão e do peso? 
 
8) Um automóvel, com massa de 1.400 kg, está viajando a 30 m s-1. Qual é a sua 
energia cinética em kJ? Quanto de trabalho deverá ser realizado para fazê-lo 
parar? 
 
9) As turbinas de uma usina hidrelétrica são acionadas por água que cai de uma 
altura de 40 m. Considerando eficiência de 93% na conversão de energia 
potencial em elétrica e 9% de perdas na transmissão de potência resultante, qual 
é a vazão mássica de água necessária para manter acessa uma lâmpada de 150 
watts? 
 
10) Água escoa em uma queda d’água com 100 m de altura. Considere 1 kg de água 
e admita que nenhuma energia é trocada entre o 1 kg e suas vizinhanças. 
a) Qual é a energia potencial da água no topo da queda d’água em relação a sua 
base? 
b) Qual é a energia cinética da água no instante anterior ao seu choque com a base 
da queda d’água? 
c) Após a massa de 1 kg de água entrar em curso do rio a jusante da queda, que 
modificação ocorreu no seu estado? 
11) Na figura abaixo, quando um sistema é levado do estado a para o estado b, ao 
longo da trajetória acb, 100 J de calor fluem para o sistema e ele realiza 40 J de 
trabalho. Qual a quantidade de calor que flui para o sistema ao longo da 
trajetória aeb, se o trabalho realizado pelo sistema é de 20 J? Se o sistema 
retorna de b para a pela trajetória bda, o trabalho realizado sobre o sistema é de 
30 J. Neste último caso, o sistema absorverá ou liberará calor? Qual a 
quantidade?