3° Lista Calor e Trabalho_2017

Termodinâmica
Profa Me. Danielle Evangelista Cardoso
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www.profadanielle.com.br
3° Lista Calor e Trabalho
1) Uma bola de beisebol tem uma massa de 0,14kg. Qual é a energia cinética
em relação à base principal de uma bola a 42m/s, em Btu? (Resp.: 0,11 BTU)
2) Um objeto cuja massa é 400 kg está localizada a uma altura de 25 m acima
da superfície da terra. Para g: 9,78 m/s2, determine a energia potencial
gravitacional do objeto, em kJ, em relação à superfície da terra. (Resp.: 97,8
kJ)
3) Um reator de aço (condutibilidade térmica: 50 W/mK) contém água líquida a
15°C. A espessura do reator é uniforme e igual 5 mm e o diâmetro do reator é
0,2m. O reator é colocado sobre uma resistência elétrica que transfere 250W
ao fundo do reator. Admitindo que a temperatura da superfície interna do reator
é uniforme e igual a 15°C, determine a temperatura da superfície externa do
reator. (Resp.: 15, 08°C)
4) Um objeto cuja massa é de 1000 kg, inicialmente possuindo uma velocidade
de 100 m/s, desacelera até uma velocidade final de 20 m/s. Qual é a variação
de energia cinética do objeto, em kJ?(-4800kJ )
5) Um avião turbo-hélice de 30 lugares, cuja a massa é de 14000 kg, decola de
um aeroporto e eventualmente alcança sua velocidade de cruzeiro de 620 km/h
e uma altitude de 10000m. Para g: 9,78m/s2, determine a variação de energia
cinética e potencial do avião, em kJ. (Resp.: 2,07.105 kJ; 1,37 .106 kJ)
6) Radiação solar incide num piso de asfalto que apresenta espessura e área
superficial iguais a 50mm e 50 m2. A temperatura superficial média do piso é
igual a 45°C. O piso está assentado sobre uma camada de pedrisco
compactados que apresenta temperatura uniforme e igual a 15°C. Sabendo
que a condutibilidade térmica média do asfalto é igual 0,06 W/mK, determine a
taxa de transferência de calor para a camada de pedriscos. (Resp.: 1800W)
7) Um aquecedor de água apresenta área superficial igual a 3 m2 e está
coberto com uma camada de isolante térmico. As temperaturas interna e
externa da camada de isolante são respectivamente iguais a 75 e 20°C.
Sabendo que o material isolante apresenta condutibilidade térmica igual a
0,08W/mK, determine a espessura da camada de isolante para a transferência
de calor do aquecedor seja igual a 200W. (Resp.: 0,066 m).
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8) A lona e a panela de freio de um automóvel absorvem continuamente 25W
durante a frenagem. Admita que a área da superfície externa e que o
coeficiente de transferência de calor neste local seja iguais a 0,1 m2 e
10W/m2K. Sabendo que a temperatura do ar externo é 20°c, determine a
temperaturas externa da lona e da panela do freio nas condições de regime
permanente (Resp.: 45°C).
9) A lâmpada de iluminação interna de uma geladeira (25W) permanece acesa
apesar da porta estar fechada e a transferência de calor do ambiente para o
espaço refrigerado é igual a 50W devido problemas existentes no isolamento
da geladeira. Estas duas transferência de calor podem ser encaradas como
vazamentos de calor para a geladeira. A área total de transferência de calor do
condensador desta geladeira é 1 m2 e o coeficiente
de transferência de calor
por convecção na superfície externa do condensador é 15 W/m2K. Determine a
diferença entre a temperatura da superfície externa
do
condensador e a
temperatura ambiente de modo que seja possível transferir para o ambiente o
calor que está vazando para a geladeira. Admita que a temperatura ambiente
seja 20°C. (Resp.:5°C)
10) A área total de transferência de calor do condensador de uma geladeira
domestica é igual a 1m2. A temperatura da superfície externa do condensador
é 35°C e o coeficiente é igual a 15 W/m2K. Qual é a quantidade de calor
transferida do condensador para o ambiente durante 15 minutos de operação
da
geladeira?
Admita
que
a
temperatura
ambiente
seja
20°C
.
(Resp.:2,03.105J/s)
11) Um conjunto cilindro-pistão opera a pressão constante e, inicialmente,
contém 0,2 kg de vapor saturado de água a 400 kPa. O conjunto é resfriado até
que o volume da água se torne igual a metade do inicial. Determine o trabalho
realizado neste processo. ( Resp.:
-18,5 kJ)
12) Um cilindro, provido de um êmbolo sem atrito, contém 5 kg de vapor
refrigerante R-134a a 1000kPa e 1400°C. O sistema é resfriado a pressão
constante, até que o refrigerante apresente um título igual a 25%. Calcule o
trabalho realizado nesse processo. (-128,7 kJ)
13) Um cilindro pistão contém ar. Inicialmente, o ar está a 600kPa, 290 K e
volume de 0,01 m3 . Um processo a pressão constante é realizado e detecta-se
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o fornecimento de 54 kJ de trabalho. Determine o volume e a temperatura no
estado final desse processo. (Resp.: 0,1 m3 ; 2900 K).
14) O Ar contido em um conjunto cilindro-pistão passa por três processos em
série:
Processo 1-2: compressão a pressão constante P1 =68,9 kPa, V1 =0,11 m3 até
o
estado
2.
Processo 2-3: aquecimento a volume constante até o estado 3, onde P3= 344,7
kPa.
Processo 3-1: expansão até o estado inicial, durante a qual a relação pressãovolume é PV= constante. Determine o trabalho em cada processo.
15) O gás nitrogênio (N2) em um conjunto cilindro-pistão sofre uma compressão
de P1:0,2MPa, V1 :2,75m2 até um estado onde P2: 2MPa. A relação entre a
pressão e o volume durante o processo é pV1,35=cte. Para o N2, determine (a) o
volume no estado 2 e (b) o trabalho, em kJ. (Resp.: 0,5m3; -1,286.103kJ)
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