Lista 3

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TERMODINÂMICA I
1º SEMESTRE DE 2015
Docente: Anderson H.R. Ferreira
3º LISTA DE EXERCÍCIOS
Instruções:
Tenha sempre em mãos uma Calculadora Científica, pois a mesma será utilizada
exaustivamente no curso de TERMODINÂMICA I. Logo no início do curso será feita
uma revisão de algumas operações imprescindíveis com o uso da calculadora.
UNIDADE III – TRABALHO E CALOR
Exercício 1
Um arranjo pistão-cilindro inicialmente contém 0,08 [m3] de gás nitrogênio a 230
[kPa] e 140 [ºC]. O nitrogênio então se expande politropicamente para um estado de 110
[kPa] e 100 [ºC]. Determine o trabalho de fronteira realizado durante esse processo.
Dados:
R = 0.2968[kJ/kg.K]
Resp:
W = 11.12 [kJ]
Unidade III – Trabalho de uma fronteira
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Exercício 2
Um arranjo pistão- cilindro que não sofre atrito, contém inicialmente 200[L] de
refrigerante 134-a líquido saturado como mostra a Figura 1:
Figura 1:
O pistão está livre para se mover e sua massa é tal que mantém uma pressão de 900 [kPa]
sobre o refrigerante. O refrigerante é então aquecido até que sua temperatura atinja 70
[ºC]. Calcule o trabalho realizado durante esse processo.
Dados:
Consultar as Tabelas (A-11 até A-13)
Resp:
𝑊𝑓𝑟𝑜𝑛𝑡 = 5571[𝑘𝐽]
Exercício 3
Um gás é comprimido de um volume inicial de 0,32 [m3] até o volume final de
0,06[m3]. Durante esse processo de quase-equilíbrio, a pressão varia com o volume de
acordo com a relação 𝑝(𝑉) = 𝑎𝑉 + 𝑏, conforme Figura 2 temos:
Figura 2
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𝑘𝑃𝑎
Onde 𝑎 = −850 [ 𝑚3 ] e 𝑏 = 500 [𝑘𝑃𝑎]. Calcule o trabalho realizado durante esse
processo:
a) Traçando um gráfico do processo em um diagrama p-V e determinando a área sob
a curva do processo
b) Realizando as integrações necessárias
Resp:
𝑊𝑓𝑟𝑜𝑛𝑡 = −
8801
[𝑘𝐽]
100
Exercício 4
Um arranjo pistão-cilindro contém 2 [kg] de nitrogênio a 100[kPa] e 300[K].
Como mostra a Figura 3:
Figura 3
O nitrogênio é então comprimido lentamente de acordo com a relação 𝑝𝑉 1,4 = 𝐶 , até que
atinja uma temperatura final de 360 [K]. Calcule o trabalho durante esse processo.
Resp:
89 [kJ]
Exercício 5
Dióxido de carbono contido em um arranjo pistão-cilindro é comprimido de 0,45 para
𝑎
0,12 [m3]. Durante o processo, a pressão e o volume são relacionados por 𝑝(𝑉) = 𝑉 2
onde a 𝑎 = 10,5 [𝑘𝑃𝑎 ∙ 𝑚6 ]. Calcule o trabalho realizado sobre dióxido de carbono
durante esse processo.
Resp:
𝑊𝑓𝑟𝑜𝑛𝑡 = −
385
[𝑘𝐽]
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REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
[1].
ÇENGEL, Yunus A.; BOLES, Michael A (Coaut. de). Termodinamica. 5. ed. São
Paulo, SP: McGraw-Hill, 2007. 740 p., il. +. ISBN 8586804665 (broch.)
[2].
SONNTAG, r. E., borgnakke, c., van wylen, g. J.
termodinâmica, 7a ed., editora edgard blucher, 2009
Fundamentos da
[3].
MORAN, m. J.; shapiro, h. N. Princípios de termodinâmica para engenharia,
6a ed., ltc editora, 2009.
Unidade III – Trabalho de uma fronteira
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