termodinâmica e transferência de calor

TERMODINÂMICA E TRANSFERÊNCIA DE CALOR
Profa Maria Laura G.S. da Luz
EXERCÍCIOS DA UNIDADE II
Proposto em 14/10/2013
1. Um sistema termodinâmico perfaz um ciclo ABCA como mostra o gráfico. A
energia interna do sistema no ponto A é 6000 J e o calor absorvido pelo sistema no
trajeto ABC é 9000 J.
a)Qual é a energia do sistema no ponto C?
b)Qual é o trabalho líquido (Wlíq) feito em um ciclo?
c)Considerando que a substância de trabalho é um gás perfeito, qual é o U do ciclo?
Respostas: a) UC = 3.000 J; b) Wlíq = 6.000 J; c) U = 0.
2. Uma balança (dinamômetro), fixada em uma superfície, suspende um corpo de
prova cilíndrico de diâmetro de 5 m e altura 2 m e registra seu peso. Sabendo-se que g
= 9,78 m/s2 e  = 7800 – 360 (z/L)2 kg/m3 onde z é dado em metros, determinar a
força peso em newtons.
Resposta: P = 29,496 N
3. Um sistema de massa igual a 3 kg passa por um processo onde Q e W estão
envolvidos e tem os valores de –150 kJ e –75 kJ, respectivamente. A energia interna
inicial é 450 kJ/kg. Determinar a energia interna final, considerando o sistema como
fechado e desprezando K e P.
Resposta: U2 = 1.275 kJ
1
4. Uma bateria é carregada por eletricidade. Se o W = –15 kJ e o Q = –1,8 kJ e estas
energias são gastas a cada segundo, determinar por 8 horas de operação: a) a
quantidade total de energia armazenada; b) o custo desta energia em dólares, se o valor
da eletricidade for US$ 0,08/kW-h.
Respostas: a) 3,8 x 105 kJ; b) Custo = US$ 8,45.
5. Determinar a potência de um motor que consome 3 litros de combustível por hora,
supondo todo o calor transformável em trabalho. O poder calorífico do combustível é
de 10.000 kcal por litro.
Resposta: W = 47,44 cv
6. Um compressor aspira ar a uma pressão de 1,20 kgf/cm2 e expulsa a 7,60 kgf/cm2.
O volume específico de entrada é de 0,18 m3/kgf e na saída 0,08 m3/kgf. O aumento de
energia interna do ar é igual a 25 kcal/kgf e o trabalho despendido sobre este é de 45
kcal/kgf. Considerando-se desprezível a variação da energia potencial e a variação da
energia cinética e que o compressor comprime 15 kgf/h de ar, pergunta-se: a) Qual o
valor de Q?; b) Qual o trabalho?; c) Qual a potência em cv?
Respostas: a) Q = – 162,30 kcal/h; b) W = – 675 kcal/h; c) W = 1,07 cv
7. Uma tubina é abastecida com 8.000 kgf/h de vapor. Na entrada a pressão1 = 10,6
kgf/cm2 e a velocidade1 = 1.900 m/min a uma altura de 2,30 m sobre o escape de
saída. As perdas por radiação e por atrito são de 538.400 kcal/h. Na entrada a entalpia1
= 780 kcal/kgf. Na saída a pressão2 = 70 cm de Hg, sendo a velocidade2 de 6.000
m/min e a entalpia2 = 500 kcal/kgf. Calcule o trabalho em kgfm/h e em J/h e
determine também a potência em cv.
Respostas: a) W = 7,23 x 108 kgfm/h; b) W = 7,09 x 109 J/h; c) W = 2677,5 cv
8. Uma substância flui através de uma turbina com descarga de 100 kg/min, onde as
variações de energia cinética, de energia potencial e de calor são nulas. Na entrada sua
pressão é de 13 atm; o volume específico é de 0,20 m3/kg e a energia interna é 680
kcal/kg. Na saída a pressão é de 0,06 atm; o volume específico 23 m3/kg e a energia
interna 450 kcal/kg. a) Qual a potência desenvolvida em kW?; b) Repita o cálculo para
o caso de uma perda de calor de 6,2 kcal/kg de vapor.
Respostas: a) W = 1.805 kW; b) W = 1.761,7 kW
2