LISTA DE EXERCÍCIOS - TERMODINÂMICA

1. Um cilindro de aço, com massa igual a 2kg, contém 4 litros de água líquida a

25°C e 200kPa. Determine a massa total e o volume do sistema.

Resp: mT = 5988kg e VT = 4,25L

2. Um tanque de aço, com massa igual a 15kg, armazena 300L de gasolina que

apresenta massa específica de 800kg/m3. Qualé a força necessária para

movimentar esse conjunto com uma aceleração que é duas vezes a aceleração da

gravidade?

Resp: F = 5N

3. Verifique se a água, em cada um dos estados seguintes, é um líquido

comprimido, um vapor superaquecido ou uma mistura de líquido e vapor

saturados. Faça os diagramas.

a) 10 MPa, 0, 003 m3/Kg; b) 1 MPa, 190°C ;

c) 200°C, 0,1 m3/Kg; d) 100 kPa, 10°C.

4. Complete a tabela seguinte para a água:

5. Calcule o volume específico para os seguintes casos:

a) Dióxido de carbono: 20°C, título 80%; Resp: v = 0, 00437 m3/Kg

b) Água: 4 MPa, título 90%, Resp: v = 0, 04495 m3/Kg

6. Um dispositivo cilindro-pistão contém 0,2 kg de vapor d’água saturado a 400

kPa. O sistema é resfriado a pressão constante até que o volume ocupado pela

água se reduz à metade do original. Determine o trabalho realizado no processo.

Resp: 1W2 = -18,6 kJ

7. A lâmpada de iluminação interna de uma geladeira (25W) permanece acessa por

falha no fechamento da porta e a transferência de calor do ambiente para o

espaço refrigerado é igual a 50 W. Qual deve ser a diferença de temperatura para

o ambiente a 20°C que o refrigerador deve apresentar em seu trocador de calor

com 1m2 de área e coeficiente médio de transferência de calor de 15 W/m2K

para rejeitar o calor que vaza para o interior do espaço refrigerado? Resp: ΔT=

5°C

8. Um conjunto cilindro-pistão aciona verticalmente para baixo, a partir do

repouso, o martelo de massa de 25 kg de uma máquina de forja, até a velocidade

de 50 m/s. Sabendo que o curso do martelo é igual a 1 m, determine a variação

de energia total do martelo. Resp: ΔE total = 31005 J

9. Um automóvel com massa de 1200 Kg acelera de 0 Km/h a 100 Km/h numa

distância de 400 m. A diferença de elevação entre o ponto final do percurso e o

inicial é igual a 10 m. Qual é o aumento da energia cinética e da energia

potencial? Resp: ΔEC = 463,037 kJ ΔEP = 117,6 kJ

10. Determine as propriedades v, u, h e x (se aplicável) que faltam e a fase da

substância:

a) H2O T = 120°C, v = 0,5 m3/kg

b) H2O T = 100°C, P = 10 MPa

c) N2 T = 100K, x = 0,75

d) N2 T = 200K, P = 200 KPa

e) NH3 T = 100°C, v = 0,1 m3/kg

11. Determine as propriedades P, v, u, x (se aplicável) que faltam e a fase da

amônia, NH3.

a) T = 65°C, P = 600 kPa

b) T = 20°C, P = 100 kPa

c) T = 50°C, v = 0,1185 m3/ kg

12. Um tanque rígido, com volume de 100L, contém nitrogênio a 900 k e 3MPa. O

tanque é então, resfriado até que a temperatura atinja 100 K. Qual é o trabalho

realizado e o calor transferido nesse processo. Resp: 1W2 = 0 e 1Q2 = - 690,7 kJ

13. Um conjunto com pistão sem atrito contém 2 kg de vapor superaquecido de

refrigerante R-134a a 100°C e 350 kPa. O conjunto é então resfriado a pressão

constante até que o refrigerante apresente título igual a 75%. Calcule a

transferência de calor nesse processo. Resp: 1Q2 = - 274,6 kJ

14. Um bocal é alimentado com 0,1Kg/s de vapor, a 1,0 MPa e 400ºC, e descarrega

o fluido a 500 kPa e 350°C. Admitindo que a energia cinética do escoamento na

seção de alimentação seja desprezível e que o processo seja adiabático,

determine a velocidade na seção de descarga do bocal e a área da seção de

descarga. Resp: Vs = 438,7 m/s e A = 0,000129 m2

15. Um turbina é alimentada com 2 kg/s de água a 1 MPa, 350°C e com velocidade

de 15 m/s. O vapor é descarregado da turbina saturado a 100 KPa. A velocidade

na seção de descarga é pequena. Determine o trabalho específico e a potência

gerada pela turbina. Resp: w = 482,19 kJ/kg, Ẇ = 964,6 kW

16. Um compressor refrigerado a água é alimentado com R-134a a 150 kPa e -10°C.

O fluido é descarregado a 1,2 MPa e 50°C. Sabendo que a taxa de transferência

de calor para a água é de 40 KW e que a potência utilizada para acionar o

equipamento é de 150 KW, determine a vazão mássica de R-134a no

compressor. Resp: ṁ = 3,33Kg/s

17. Um superaquecedor é alimentado com 2,5kg/s de vapor saturado a 2MPa. A

energia é recebida de uma corrente de ar a 1200kPa, que escoa em

contracorrente. Para que a diferença entre a temperatura de descarga do ar e a

entrada da água seja igual a 20C, determine a vazão mássica de ar. Resp: ṁar=

1,8159 kg/s

18. Dois escoamentos de ar são misturados, formando uma corrente única. O

primeiro escoamento é de 1m³/s a 20°C e 100kPa. O segundo escoamento é de

2m³/s a 200°C e 100kPa. A mistura ocorre sem nenhuma troca térmica e obtém-

se um corrente a 100kPa. Despreze os termos de energia cinética e potencial e

determine a temperatura e a vazão volumétrica da corrente 3. Resp:T3 =

119,6°C e V3=2.99m3/kg