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Termodinâmica A – Lista de Exercícios 1
Lista de Exercícios do capítulo 2 do Livro-texto: Moran, M. J., Shapiro, H. N.,
Princípios de Termodinâmica para Engenharia, 6ª Edição, Editora LTC, Rio de
Janeiro/RJ, 2009.
Problema 2.2
Um objeto cuja massa é 400kg está localizado a uma altura de 25m acima da
superfície da Terra. Para g = 9,78m/s2, determine a energia potencial gravitacional
do objeto, em kJ, em relação à superfície da Terra.
Problema 2.6
Um objeto cuja massa é de 1000kg, inicialmente possuindo uma velocidade de
100m/s, desacelera até uma velocidade final de 20m/s. Qual a variação de energia
cinética do objeto, em kJ.
Problema 2.9
Um objeto cuja massa é de 2kg é acelerado de uma velocidade de 200m/s até uma
velocidade final de 500m/s pela ação de uma força resultante F. Determine o
trabalho realizado pela força resultante, em kJ, se não houver outras interações
entre o objeto e sua vizinhança.
Problema 2.16
Partindo do repouso, um objeto com 20kg de massa desliza para baixo em uma
rampa de 10m de comprimento. A rampa está inclinada de um ângulo de 40° a partir
da horizontal. Se a resistência do ar e o atrito entre o objeto e a rampa forem
desprezíveis, determine a velocidade do objeto, em m/s, ao final da rampa.
Considere g = 9,81m/s2.
Problema 2.20
A força de arrasto, FD, imposta pelo ar ao redor de um veículo que se move com
velocidade V, é dada por
𝐹𝐷 =
1
𝜌𝐶 𝐴𝑉 2
2 𝐷
Onde CD é uma constante conhecida como coeficiente de arrasto, A é a área frontal
projetada do veículo e  é a massa específica do ar. Determine a potência, em kW,
necessária para vencer o arrasto aerodinâmico para um caminhão movendo-se a
110km/h, se CD = 0,65, A = 10m2 e  = 1,1kg/m3.
1
Problema 2.24
A tabela a seguir fornece dados medidos para a pressão versus o volume durante a
expansão dos gases no cilindro de um motor de combustão interna. Utilizando os
dados da tabela,
(a) Determine um valor de n tal que os dados sejam ajustados para uma equação
do tipo 𝑝∀𝑛 = 𝑐𝑡𝑒.
(b) Calcule analiticamente o trabalho realizado sobre o refrigerante.
(c) Utilizando a integração gráfica ou numérica dos dados, calcule o trabalho
realizado sobre o refrigerante.
Ponto
1
2
3
4
5
6
p (bar)
15
12
9
6
4
2
 (m3)
300
361
459
644
903
1608
Problema 2.27
Um gás é comprimido de ∀1 = 0,3𝑚3, 𝑝1 = 1𝑏𝑎𝑟 até ∀2 = 0,1𝑚3 e 𝑝2 = 3𝑏𝑎𝑟. A
pressão e volume possuem uma relação linear durante o processo. Calcule o
trabalho do gás, em kJ.
Problema 2.28
O gás nitrogênio (N2) em um conjunto cilindro-pistão sofre uma compressão de 𝑝1 =
0,2𝑀𝑃𝑎, ∀1 = 2,75𝑚3 , até um estado onde 𝑝2 = 2𝑀𝑃𝑎. A relação entre a pressão e
volume durante o processo é 𝑝∀1,25 = 𝑐𝑡𝑒. Para o N2, determine:
(a) O volume do estado 2, em m3;
(b) O trabalho em kJ.
Problema 2.31
Um conjunto cilindro-pistão orientado horizontalmente contém ar aquecido,
conforme ilustrado na figura. O ar se resfria lentamente, de um volume inicial de
0,003m3 até um volume final de 0,002m3. Durante esse processo, a mola exerce uma
força que varia linearmente de um valor
inicial de 900M até um valor final zero. A
pressão atmosférica é 100kPa, e a área
da face do pistão é 0,018m2. O atrito
entre o pistão e a parede do cilindro
pode ser desprezado. Para o ar,
determine as pressões inicial e final, em
kPa, e o trabalho, em kJ.
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Problema 2.32
Ar contido em um conjunto cilindro-pistão é lentamente aquecido. Conforme
ilustrado na figura, durante esse processo a pressão primeiro varia linearmente com
o volume e, então, permanece constante. Determine o trabalho total, em kJ.
Problema 2.36
O eixo do ventilador do sistema de exaustão de um edifício é acionado a 300rpm por
correia que passa por uma polia de 0,3m de diâmetro. A força líquida aplicada pela
correia é de 2000N. Determine o torque aplicado na polia pela correia, em Nm, e a
potência transmitida, em kW.
Problema 2.38
Uma bateria automotiva de 12V é carregada com uma corrente constante de 2A por
24h. Considerando que a eletricidade custa R$ 0,21 por kWh, determine o custo de
recarregar a bateria.
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