MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO
FUNDAÇÃO UNIVERSIDADE FEDERAL DE RONDÔNIA
Campus de Ji-Paraná - RO
Departamento de Engenharia Ambiental
2ª AVALIAÇÃO DE TERMODINÂMICA - 2013/1
12 de agosto de 2013
Aluno:____________________________________________________RA_________________ _NOTA_________
Questão 1 (10 pontos) – Assinale C (para correto) ou E (para ERRADO) nas alternativas abaixo.
1 - (C) (E) A energia que um sistema possui como resultado de seu movimento relativo a algum referencial é
chamada de energia potencial (EP).
2 - (C) (E) A energia que um sistema possui como resultado de sua altura em um campo gravitacional é chamada de
energia cinética (EC).
3 - (C) (E) A soma de todas as formas macroscópicas de energia é chamada de energia interna de um sistema e é
indicada por U.
4 - (C) (E) A energia interna de um sistema consiste nas energias cinética, potencial e interna.
5 - (C) (E) O calor é uma propriedade termodinâmica definida como a forma de energia transferida entre dois
sistemas (ou entre um sistema e sua vizinhança) em virtude da diferença de temperaturas.
6 - (C) (E) Um processo durante o qual não há transferência de calor é chamado processo politrópico.
7 - (C) (E) O trabalho é uma propriedade termodinâmica que representa a transferência de energia associada a uma
força que age ao longo de uma distância.
8 - (C) (E) Segundo a Primeira Lei da Termodinâmica, a variação da energia total durante um processo adiabático
deve ser igual ao trabalho líquido realizado.
9 - (C) (E) A combinação das propriedades u + P.v é chamada de energia total do sistema.
10 - (C) (E) A energia interna é uma propriedade independente de uma substância pura
Questão 2 (25 pontos) – Ar está contido em um conjunto cilindro-pistão vertical equipado com uma resistência
elétrica. A atmosfera exerce uma pressão de 101,3 kPa no topo do pistão, que possui uma massa de 45,4 kg e cuja
área é de 0,09 m2. Uma corrente elétrica passa através da resistência e o volume de ar aumenta lentamente de 0,04
m3, enquanto sua pressão permanece constante. A massa de ar é 0,27 kg e sua energia interna específica aumenta
de 41,9 kJ/Kg. O ar e o pistão estão em repouso no início e no fim do processo. O material do cilindro-pistão é um
composto cerâmico e, portanto, um bom isolante. O atrito entre o pistão e a parede do cilindro pode ser
desprezado, e a aceleração da gravidade g = 9,7 m/s2. Determine a transferência de calor da resistência para o ar, em
kJ, para um sistema composto de (a) apenas ar, (b) ar e pistão.
Questão 3 (35 pontos) – Um gás em um conjunto cilindro-pistão percorre um ciclo termodinâmico composto
por três processos:
Processo 1-2: volume constante, V = 0,028 m3; U2 – U1 = 26,4 kJ
Processo 2-3: expansão com P Vn = constante (n = 1,0); U3 = U2
Processo 3-1: pressão constante, P = 0,14 MPa; 3W1 = -10,5 kJ
Não há variações significativas de energia cinética ou potencial.
(a)
(b)
(c)
(d)
(e)
Calcule o trabalho líquido para o ciclo, em kJ. O trabalho é realizado sobre o sistema ou pelo sistema?
Calcule a transferência de calor para o processo 2-3, em kJ.
Calcule a transferência de calor para o processo 3-1, em kJ.
Calcule a transferência de calor líquida para o ciclo, em kJ.
Esboce o ciclo em um diagrama P x V (pressão x volume), apresentando todos os valores de pressão e
volume.
Questão 4 (30 pontos) – 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 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 150oC.
(a) Determine o volume específico e a energia interna específica em cada estado.
(b) Determine o trabalho para o processo global, em kJ/kg.
(c) Determine a quantidade de calor transferida para o processo global, em kJ/kg.
(d) Esboce ambos os processos em diagramas T-v (temperatura x volume específico) e P-v (pressão x
volume específico).
Formulário
v = vl + x.vlv
1W2
=
u = ul + x.ulv
2
𝑃. 𝑑𝑉
1
=
1
2
h = hl + x.hlv
1W2
=
2
𝑃. 𝑑𝑉
1
= 𝑃. (𝑉2 − 𝑉1 )
𝑃1 + 𝑃2 . (𝑉2 − 𝑉1 )
1Q2
= U2-U1+
2 𝑉2
𝑚 . 𝑉2−
1
2
+ 𝑚. 𝑔. 𝑧2 − 𝑧1 +1W2