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1ª Lista de exercícios da disciplina de Termodinâmica e Sistemas Térmicos – Prof. Guilherme

Schünemann

Entregar até dia 03/04. Valor: 10 pontos (1º bimestre).

1. Um sistema termodinâmico é formado por água nos estados líquido e vapor. A água no

estado líquido ocupa 0,1% do volume total de 1l. Pede-se o volume específico (médio)

da mistura. Dados: densidade da água líquida a = 998 kg/m³; densidade do vapor de

água = 0,0231 kg/m³. Resposta: 0,98 𝑚³/𝑘𝑔.

2. Em condições tais que um gás se comporta como ideal, as variáveis de estado assumem

os valores 300 𝐾, 2,0 𝑚³ e 40 𝑘𝑃𝑎, em um estado A. Sofrendo certa transformação, o

sistema chega ao estado B, em que os valores são 450 𝐾, 3,0 𝑚³ e 𝑝. Diga qual valor

corresponde a qual variável de estado (volume, pressão e temperatura). Qual o valor da

pressão (p) no estado B? De que tipo de transformação se trata? Resposta: 40 𝑘𝑃𝑎

3. Num sistema, água está a 100°C e constatou-se que há 10 g de vapor enquanto que a

massa total de água é 1 kg. Calcule o título e o volume específico médio. Resposta:

𝑡í𝑡𝑢𝑙𝑜 = 1%; 𝑣 = 0,0178 𝑚³/𝑘𝑔. Dica: consulte tabelas termodinâmicas para a

água.

4. São colocados 12 moles de um gás em um recipiente com êmbolo que mantém a

pressão igual à da atmosfera, inicialmente ocupando 2 m³. Ao empurrar-se o êmbolo, o

volume ocupado passa a ser 1 m³. Considerando a pressão atmosférica igual a 100 kPa,

qual é o trabalho realizado sob o gás? Resposta: −100 𝑘𝐽

5. O gráfico abaixo ilustra uma transformação 100 moles de gás ideal monoatômico recebem do meio exterior uma quantidade de calor 1800000 J. Dado R=8,32 J/mol.K.

Determine:

a. o trabalho realizado pelo gás; Resposta: 4,5 . 105 𝐽

b. a variação da energia interna do gás; ∆𝑈 = 13,5 . 105 𝐽

c. a temperatura do gás no estado A. 361 𝐾

6. Uma mistura de 1 kg de água nos estados líquido e vapor se encontram em um cilindro

dotado de um pistão que pode se movimentar sem atrito. A temperatura inicial é de

120 ºC e ocupa o volume de 0,1 m³. Calor é fornecido ao cilindro de forma a que ocorra

um processo a pressão constante. O fornecimento de calor é encerrado quando o

volume atinge 0,2 m³. Pede-se: determine os títulos inicial e final da mistura, a pressão,

o trabalho realizado e o calor trocado.

Respostas: 𝑥1 = 0,111; 𝑥2 = 0,2233; 𝑃 = 0,19853 𝑘𝑃𝑎; 𝑊 = 0,019853 𝑘𝐽; 𝑄 =

227,4 𝑘𝐽

7. Determine a massa de ar contida numa sala de 6𝑚 𝑥 10 𝑚 𝑥 3,5 𝑚, sabendo que a

pressão atmosférica local vale 96 𝑘𝑃𝑎 e a temperatura é de 25 º𝐶. Dado: constante do

ar: 𝑅 = 0,287 𝑘𝐽/𝑘𝑔. 𝐾

Resposta: 𝑚 = 235,6 𝑘𝑔