1 lei 1S2017
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Termodinâmica Profa. Me. Danielle Evangelista Cardoso [email protected] www.profadanielle.com.br 4°Lista.PrimeiraLeidaTermodinâmica Ex.:Quatroquilogramasdecertogásestãocontidosemumconjuntocilindro-pistão.O gássofreumprocessoparaoqualarelaçãoentrepressãoevolumeépV1,5=constante. Apressãoinicialéde300kPa,ovolumeinicialéde0,1m3eovolumefinalde0,2m3.A variaçãodeenergiainternaespecificadogásnoprocessoéu2–u1=−4,6kJ/kg.Não há variação cinética ou potencial. Determine a transferência de calor líquida no sistema. 1) Ofluidocontidonumtanqueémovimentadoporumagitador.Otrabalhofornecidoao agitadoré5090kJeocalortransferidodotanqueé1500kJ.Considerandootanquee o fluido como sistema, determine a variação da energia do sistema neste processo (Resp.:3590kJ) 2) Cadalinhanatabelaaseguirforneceinformaçõessobreumprocessoemumsistema fechado.Cadaentradapossuiasmesmaunidadedeenergia.Completeosespaçosem brancodatabela. Processo Q W E1 E2 ΔE A -20 +50 +70 B +50 +20 +50 C -60 +60 +20 D -90 +50 0 E +50 +150 +20 3) Um cilindro vertical com 4,5 kg de massa passa por um processo durante o qual a velocidade diminui de 30,5 m/s para 15,2 m/s, enquanto a altura permanece constante.Aenergiaespecíficainicialdamassaé1163J/kgeaenergiainternafinalé 1860,8j/kg.Duranteoprocesso,amassarecebe2,1kJdeenergiaportransferência decaloratravésdasuperfíciedofundoeperde1kJdeenergiaportransferênciade caloratravésdasuperfíciedecima.Nãohátransferênciadecalorrelativaàsuperfície lateral. Para esse processo, calcule (a) variação cinética da massa, em BTU , e o (b) trabalho,emBTU.(Resp.:-1,49Btu;-0,5Btu) 4) Umamassade10kgpassaporumprocessoduranteoqualhátransferênciadecalor da massa, a uma taxa de 5 kJ/kg, e um decréscimo de 50 m relativo à altura, e um Termodinâmica 1/3 Termodinâmica Profa. Me. Danielle Evangelista Cardoso [email protected] www.profadanielle.com.br aumento na velocidade de 15 m/s para 30 m/s e a aceleração da gravidade é constanteevale9,7m/s2.Determineotrabalhonesteprocesso,kJ.(Resp.:1,48kJ). 5) Conforme na figura abaixo, 5 kg de vapor contido em um conjunto cilindro-pistão passa por uma expansão de um estado 1, onde a energia interna específica é u1= 2709,9 kJ/kg, até um estado 2, onde u2= 2659,6 kJ/kg. Durante o processo, há transferênciadecalorparaovaporatravésdetrabalhonumaquantidadede18,5kJ. Não há variação de energia cinética e nem potencial do vapor. Determine a energia transferidaportrabalhodovaporparaopistãoduranteoprocesso,emkJ.(Resp.:350 kj) 6) Determineaspropriedadesindicadaseafasedasubstância: a)H2O T=120°C vesp:0,5m3/kg u=? P=? X=? b)H2O T=100°C P=10MPa u=? X=? Vesp=? c)N2 T=100K P=200kPa Vesp=? u=? X=? d)NH3 T=100°C vesp=0,1m3/kg x=? e)N2 T=100K x=0,75 vesp=? u=? 7) Ovasorígidomostradoabaixoinicialmentecontém2kgdeáguaa120°Cetítulode 0,25. A água é então aquecida até que a temperatura atinja 140°C e o volume se mantém constante. Qual é o trabalho e o calor transferido neste processo. Observe queaválvulaestáfechada.(Resp.:0;878kJ) 8) Umgásseexpandeemumconjuntodecilindro-pistãodeP1:8bareV1:0,02m3até P2: 2 bar, em um processo durante o qual a relação entre a pressão e o volume é pV1,2=cte. A massa do gás é 0,25 kg. Se a energia específica do gás decrescer de 55 Termodinâmica 2/3 Termodinâmica Profa. Me. Danielle Evangelista Cardoso [email protected] www.profadanielle.com.br kj/Kg durante o processo, determine a transferência de calor, em kJ. Os efeitos relativosàsenergiacinéticaepotencialsãodesprezíveis.(Resp:2,75kJ) 9) Doisquilogramasdearestãocontidosemumtanquerígidobemisolado,comvolume de0,6m3.Otanqueestáequipadocomumagitadosquetransfereenergiaparaoara umataxaconstantede-10Wdurante1h.Senãohouvervariaçãodeenergiacinéticae potencial, determine: (a) o volume específico no estado final; (b) a transferência de energiaatravésdetrabalho,emkj,e(c)avariaçãodeenergiainternaespecíficadoar. Lembrandoque1W/h=3,6kj.(Resp.:0,3m3/kg;-36kJ;18kJ/kg) 10) Arémantidoemumconjuntocilindro-pistãoverticalporumpistãocom50kgde massaeumaáreadefacede0,01m2.Amassadeartem5g,einicialmenteocupaum volumede5litros.Aatmosferaexerceumapressãode100kPasobreotopodopistão. O volume do ar diminui lentamente para 0,002 m3 , conforme a energia interna específicadoardiminuide260kJ/kg.Desprezandooatritoentreopistãoeaparede do cilindro, determine a transferência de energia de calor relativa ao ar. Dados: 9,8 m/s2(Resp.:1,747kJ). 11) A seguinte tabela fornece dados, para um sistema que percorre um ciclo termodinâmicocompostoporquatrosérie.Determineosdadosquefaltamnatabela. Processo 1-2 2-3 3-4 4-1 ΔU 72 64 -97 ΔEC -5 0 5 0 ΔEP -6 3 0 3 ΔE -36 Q 0 90 W 92 0 12) Umrecipiente,comvolumede5m3,contém0,05m3deágualíquidasaturadae4,95 m3deáguanosistemadevaporsaturadoapressão0,1MPa.Calorétransferidoàágua até que o recipiente contenha apenas vapor saturado. Determine o calor transferido nesseprocesso.(Resp.:1,049.105kJ) Termodinâmica 3/3
