Lista 1 - Termodinâmica

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LISTA 1 – TERMODINÂMICA – SEMESTRE 2024/01 
 
1. Em cada item abaixo dê o que se pede: 
a. Conceitue a Primeira Lei da Termodinâmica e represente-a por meio de uma equação 
b. Descreva o que é um Sistema Fechado e como são realizadas as trocas de energia para esse tipo de 
sistema 
c. Descreva o que é um Sistema Aberto e apresente a equação do Balanço de Massa, de Energia e da Vazão 
Mássica 
d. Descreva o que é o Regime Estacionário dos Sistemas Abertos e apresente suas equações dos balanços 
de Massa, Energia e da Vazão Mássica 
 
 
2. Um gás ideal (Cp = 21 J/mol.K; R = 8,314 J/mol.K), inicialmente a 500 KPa e 1000 K sofre uma expansão 
isobárica e atinge um volume 10 vezes maior que o inicial. Determine: 
a. O calor, o trabalho e a entalpia envolvidos no processo: 
b. Represente o processo no gráfico P x V: 
 
 
3. Vapor de água está escoando no interior de uma tubulação inicialmente a 25 m/s, 700 K, 200 KPa e com entalpia 
(Hi) 2000 KJ/Kg. A tubulação tem formato de funil, sendo seu raio de entrada 30 cm e o de saída 10 cm. 
Considerando que o volume específico do gás na entrada da tubulação é 3 vezes maior do que seu volume na 
saída. Dado que o sistema possui 350 K, 50 KPa e entalpia (Hf) 700 KJ/Kg como condições de saída, e ainda 
que todo o processo ocorre com trocas de calor desprezíveis (sistema adiabático) e em regime estacionário, 
Determine: 
a. A velocidade de saída 
b. A quantidade de trabalho no processo 
 
 
4. Um gás ideal (Cp = 21 J/mol.K, R = 8,314 J/mol.K), em um sistema fechado, inicialmente a 70 °C e 5 bar sofre 
um processo de expansão isotérmica, alcançando 4 vezes o volume inicial. Logo após, é aquecido 
isobaricamente até 270 °C, determine: 
a. O trabalho e o calor de cada processo 
b. Represente as os processos no gráfico PxV 
 
5. Um gás ideal, com Cp = 7/2R, em um sistema fechado, com temperatura inicial de 300 °C, e pressão inicial de 
4 bar, sofre uma expansão adiabática até alcançar 4 vezes seu volume inicial. Determine a temperatura e pressão 
finais, bem como o trabalho realizado: 
 
 
6. Um conjunto cilindro-pistão contém 0,5 mol de um dado gás ideal com Cv = 3/2R. Quando o pistão está 
encostado nos esbarros, o volume total da câmara é igual a 11 litros. No estado inicial a temperatura é -30 °C, a 
pressão é 150 kPa e o volume da câmara é igual a 10 litros. O sistema passa por um processo adiabático até que 
a temperatura atinja 15 °C. Considere sistema fechado e R = 8,314 J/mol.K. 
 
a. Qual o volume final do gás? O pistão encosta nos esbarros? 
b. Qual o trabalho realizado no processo? 
 
 
7. Um tanque rígido com volume de 0,1 m3 contém nitrogênio (Cp = 30 KJ/Kg.K) a 900 K e 12 MPa. O tanque é 
resfriado isobaricamente até que a temperatura -10 °C. Qual o calor transferido nesse processo? 
 
 
8. Uma barra de cobre (Cp = 0,4 KJ/kg.K), com massa de 8,3 Kg, é resfriada, a partir de 500 °C, mergulhando-a 
num banho de 91 Kg de óleo (Cp = 2 KJ/kg.K) que está, inicialmente, a 20 °C. Admitindo que não exista 
transferência de calor para o meio, determine a temperatura final de equilíbrio 
 
 
9. Um balão esférico contém, inicialmente, 0,5 kg de gás com Cp=30 KJ/kgK a 200 kPa e 30 °C. O balão está 
conectado a uma tubulação, com válvula, que transporta o mesmo gás a temperatura de 100 °C. A válvula é, 
então, aberta e só é fechada quando a massa atinge o dobro da massa inicial do balão. Sabendo que durante o 
processo são transferidos 50 KJ de calor do sistema para a vizinhança, determine a temperatura final do gás.