1. (3,0 pontos) - Um tanque rígido, com volume de 0,1 m3, contém ar

1. (3,0 pontos) - Um tanque rígido, com volume de 0,1 m3, contém ar a 900 K e 6,0 MPa. O tanque
é, então, resfriado até que a temperatura atinja 100 K. Determine (a) a massa do sistema, (b) o
trabalho realizado e (c) o calor transferido neste processo?
[Ar, como gás ideal: R = 287 J/(kg.K); Cv = 742 J/(kg.K)]
Resposta: (a) 2,32 kg; (b) 0; (c) -1,38 MJ.
2. (3,5 pontos) - Um conjunto cilindro-pistão contém 0,8 m3 de nitrogênio a 300 kPa e 327 ºC. O
nitrogênio é então resfriado a pressão constante até que sua temperatura caia para 77 ºC. Determine
(a) a massa do sistema, (b) o trabalho realizado e (c) o calor transferido.
[N2, como gás ideal: R = 297 J/(kg.K); Cv = 800 J/(kg.K)]
Resposta: (a) 1,347 kg; (b) -100 kJ;(c) -369 kJ.
3. (3,5 pontos) - Um conjunto cilindro-pistão contém água. Inicialmente, o volume interno do
conjunto é 0,025 m3 e a água se encontra como vapor saturado a 180 ºC. O vapor se expande num
processo politrópico (com expoente igual a 1,2) até que a pressão se torne igual a 150 kPa.
Determine (a) a massa do sistema, (b) a temperatura do estado final, (c) o trabalho realizado e (d) a
transferência de calor neste processo.
Resposta: (a) 0,129 kg; (b) -111,4 ºC; (c)34,0 kJ; (d) -23,2 kJ.
---------------------------------------------------------------------------------1. (3,0 pontos) - Um vaso rígido contém 0,75 kg de água. Inicialmente, a temperatura e a pressão
são iguais a 320 ºC e 1500 kPa. A água é então resfriada até que a pressão atinja 300 kPa.
Determine a temperatura no estado final do processo, o trabalho realizado e o calor transferido no
processo descrito.
Resposta: 133,6 ºC; 0; -1,26 MJ.
2. (3,5 pontos) - Um conjunto cilindro-pistão contém 0,8 kg de nitrogênio inicialmente a 100 kPa e
27 ºC. O nitrogênio é então comprimido lentamente num processo isobárico, até que o volume seja
reduzido pela metade. Determine o trabalho realizado e a transferência de calor nesse processo.
[N2, como gás ideal: R = 297 J/(kg.K); Cv = 743 J/(kg.K)]
Resposta: -35,6 kJ; -125 kJ.
3. (3,5 pontos) - Um conjunto cilindro-pistão contém ar. Inicialmente, o ar apresenta pressão e
temperatura iguais a 1500 kPa e 750 K. O ar é então expandido, num processo politrópico com
expoente igual a 1,2, até que a pressão se torne igual a 750 kPa. Determine a temperatura no estado
final, o trabalho específico e a transferência de calor específica no processo descrito.
[Ar, como gás ideal: R = 287 J/(kg.K); Cv = 800 J/(kg.K)]
Resposta: 668 K; 117 kJ/kg; 51,8 kJ/kg.
--------------------------------------------------------------1. (3,0 pontos) - Um vaso rígido contém 2 kg de CO2 a 100 kPa e 1200 K. O gás é então aquecido
até 1400 K. Determine a transferência de calor no processo.
[CO2, como gás ideal: R = 189 J/(kg.K); Cv = 1050 J/(kg.K)]
Resposta: 420 kJ.
2. (3,5 pontos) - Um conjunto cilindro-pistão opera a pressão constante e contém 0,2 kg de água.
Inicialmente, a água se encontra como vapor saturado a 400 kPa. O conjunto é então resfriado até
que o volume ocupado pela água se torne igual à metade do volume inicial. Determine (a) o
trabalho realizado e (b) a transferência de calor neste processo.
Resposta: (a) -18,5 kJ; (b) -214 kJ.
3. (3,5 pontos) - Um conjunto cilindro-pistão contém 0,8 kg de nitrogênio inicialmente a 100 kPa e
27 ºC. O nitrogênio é então comprimido lentamente num processo politrópico (de expoente igual a
1,3) até que o volume seja reduzido pela metade. Determine o trabalho realizado e a transferência
de calor nesse processo.
[N2, como gás ideal: R = 297 J/(kg.K); Cv = 743 J/(kg.K)]
Resposta: -54,9 kJ; -13,7 kJ.