Termodinâmica A – Lista de Exercícios 4
Lista de Exercícios do capítulo 3 do Livro-texto: Moran, M. J., Shapiro, H. N.,
Princípios de Termodinâmica para Engenharia, 6ª Edição, Editora LTC, Rio de
Janeiro/RJ, 2009.
Problema 3.50
Um conjunto cilindro-pistão contém 1kg de água, inicialmente ocupando um volume
de 0,5m3 a 1bar. A transferência de energia por calor para a água resulta em uma
expansão a temperatura constante até um volume final de 1,694m3. Despreze os
efeitos das energias cinética e potencial.
Para a água
(a) Mostre o processo em um diagrama p-v;
(b) Determine o trabalho, em kJ, e
(c) Determine a quantidade de calor transferida, em kJ.
Problema 3.51
Propano em um conjunto cilindro-pistão é submetido a um processo a pressão
constante de vapor saturado a 400kPa até a temperatura de 40°C. Despreze os
efeitos das energias cinética e potencial.
(a) Mostre o processo em um diagrama p-v;
(b) Determine o trabalho, em kJ e
(c) Determine a quantidade de calor transferida, em kJ/kg
Problema 3.54
Água em conjunto-cilindro pistão, inicialmente à temperatura de 99,63°C e um título
de 65%, é aquecida a pressão constante até a temperatura de 200°C. Se o trabalho
durante o processo for de +300kJ, determine:
(a) A massa de água, em kg,
(b) A quantidade de calor transferida, em kJ,
Variações das energias cinéticas e potencial são desprezíveis
Problema 3.58
Um tanque hermético rígido contém 2kg de água inicialmente a 80°C e um título de
0,6. Uma transferência de calor ocorre até que o tanque contenha apenas vapor
saturado a alta pressão. Os efeitos das energias cinética e potencial são desprezíveis.
Considerando a água como sistema, determine a quantidade de energia transferida
por calor, em kJ.
Problema 3.65
Uma mistura bifásica líquido-vapor de H2O, inicialmente a 1,0MPa com um título de
90%, está contida em um tanque rígido bem isolado. A massa de H2O é de 2kg. Uma
resistência elétrica de aquecimento no interior do tanque transfere energia para a
água a uma taxa constante de 60W por 1,95h. Determine a temperatura final da água
no tanque, em °C, e a pressão final, em bar.
Problema 3.75
Conforme ilustrado na figura, um conjunto cilindro-pistão equipado com esbarros
contém 0,1kg de água, inicialmente a 1MPa, 500°C. A água passa por dois processos
em série.
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Processo 1-2: resfriamento a pressão constante até que a face do pistão pare ao
atingir os esbarros. O volume ocupado pela água é então metade do seu volume
inicial.
Processo 2-3: com a face do pistão em repouso sobre os esbarros, a água é resfriada
até 25°C.
Esboce os dois processos em série em um diagrama p-v. Desprezando os efeitos das
energias cinética e potencial, determine para cada processo o trabalho e o calor
transferido, ambos em kJ.
Problema 3.85
Um galão de leite a 20°C é colocado em um refrigerador. Se a energia for removida
do leite por transferência de calor a uma taxa constante de 84,4W quanto tempo
levaria, em minutos, para o leite ser resfriado até 4,4°C? O calor específico e a massa
específica do leite são 3,9kJ/kg e 1025,2kg/m3, respectivamente.
Problema 3.113
Conforme ilustrado na figura, um conjunto cilindro-pistão equipado com um
agitador contém ar, inicialmente a p1 = 206,8kPa, T1 = 282,2°C e V1 = 0,11m3. O ar
passa por um processo até um estado final em que p2 = 137,9kPa e V2 = 0,13m3.
Durante o processo, o agitador transfere energia para o ar por trabalho na
quantidade de 1Btu, enquanto o ar transfere energia por trabalho para o pistão na
quantidade de 3,5kJ. Admitindo que o ar se comporta como um gás ideal, determine
(a) A temperatura no estado 2
(b) A transferência de calor
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