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trabalho e calor termodinamica
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Lista de Exercícios Propostos
Unidade - 03
Termodinâmica
Trabalho e calor
Aluno: ________________________________
Primeiro Semestre 2015_1
2
1) Um cilindro com um êmbolo móvel contem 2,5kg de água, no estado inicial de liquido saturado na
pressão de 10,0kgf/cm2. Este sistema é aquecido à pressão constante até que a temperatura do
vapor atinja 260c. Calcular o trabalho realizado pelo vapor durante o processo.
Solução:
3
2) 50 gramas de oxigênio estão contidas em um cilindro equipado com um embolo. As condições
iniciais são 1,5kgf/cm2 e 20c. Adiciona-se, então, pesos ao embolo e o oxigênio é comprimido
lenta e isotermicamente, até que a pressão final seja de 4,5kgf/cm2. Calcular o trabalho realizado
durante este processo. Dado: Roxigênio=26,50kgf.m/kg.K
Solução:
4
3) Um balão, inicialmente vazio é inflado com ar de uma garrafa de ar comprimido. O volume final
do balão é de 2,5m3. A pressão da garrafa de ar comprimido é de 1,0kgf/cm2. Considerando a
garrafa de ar comprimido, o balão e a canalização entre ambos como sistemas determinar o
trabalho realizado no processo.
Solução:
5
4) Considere o sistema mostrado na figura abaixo. O volume inicial dentro do cilindro é de 0,03m3.
Neste estado a pressão é de 1,1kgf/cm2, suficiente para contrabalançar a pressão atmosférica
externa e o peso do embolo. A mola toca o embolo mas não exerce nenhuma força sobre o mesmo
nesse estado. O ar é então aquecido até que seu volume seja o dobro do inicial. A pressão final do
ar é de 3,5kgf/cm2 e durante o processo, a força da mola é proporcional ao deslocamento do
embolo a partir da posição inicial.
Mostrar o processo no diagrama P-V
Considerando o ar interno como sistema, calcular o trabalho realizado
Solução:
6
5) Um cilindro com êmbolo móvel, como mostrado na figura abaixo contém 3kg d’água no estado de
vapor saturado com título igual a 15% e pressão de 2,0kgf/cm2. Esse sistema é aquecido à pressão
constante até se obter o título igual a 85 %.
Pede-se:
Representar o processo em um diagrama T-v
Calcular o trabalho realizado pelo vapor durante o processo.
Solução:
7
6) Um cilindro com êmbolo móvel, como mostrado na figura abaixo, contém 5kg d’água no estado
de vapor saturado com título igual a 20 % e pressão de 5,0kgf/cm2. Esse sistema é aquecido à
pressão constante até se obter a temperatura de 200c.
Pede-se:
Representar o processo em um diagrama T-v
Determinar o trabalho realizado pelo sistema
Solução:
8
7) O arranjo cilindro-êmbolo mostrado na figura abaixo contém dióxido de carbono na pressão de
5,0kgf/cm2, temperatura de 150c e volume de 0,1m3. Os pesos são então removidos a uma
velocidade tal que o gás se expande segundo a relação PV1,2 = constante, até que a temperatura
final atinja 100c, Determinar o trabalho realizado durante o processo.
Dado: Roxigênio=19,27kgf.m/kg.K
Solução:
9
8) Considere como sistema o gás contido no cilindro mostrado na figura abaixo, provido de um
êmbolo sobre o qual são colocados vários pesos pequenos. A pressão inicial é de 200kPa e o
volume inicial do gás é de 0,04m3. Coloquemos um bico de Bunsen embaixo do cilindro e
deixemos que o volume do gás aumente para 0,1m3, enquanto a pressão permanece constante.
Calcular o trabalho realizado pelo sistema durante esse processo.
Solução:
10
9) Consideremos o mesmo sistema do exercício 8 e as mesmas condições iniciais e finais, porém, ao
mesmo tempo em que o bico de Bunsen está sob o cilindro e o êmbolo se levanta, removamos os
pesos deste, de tal maneira que durante o processo a temperatura se mantém constante. Calcular o
trabalho realizado pelo sistema durante esse processo.
Solução:
11
10) Consideremos o mesmo sistema do exercício 8, porém, durante a troca de calor removamos os
pesos de tal maneira que a expressão PV1,3 = constante descreva a relação entre a pressão e o
volume durante o processo. Novamente o volume final é 0,1 m3. Calcular o trabalho.
Solução:
12
11) (Concurso PETROBRAS – 2011) - O ar contido em um conjunto cilindro-pistão é submetido ao
processo ilustrado no gráfico acima. Durante esse processo, ocorre, inicialmente, uma expansão de
0,1 m3 a 0,2 m3 a pressão constante de 140 kPa, seguida de uma expansão até 0,4 m3, desta vez,
com a pressão variando linearmente com o volume, até 280 kPa. O trabalho total associado ao
processo, em kJ, corresponde a:
(A) 28
(B) 42
(C) 56
(D) 210
(E) 420
Solução:
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