TERMODINMICA APLICADA

Srie 2.2 Ano letivo de 2014/2015

1- Diga quais as formas de energia que contribuem para a energia interna de um sistema.

2 Como que a conveco forada difere da conveco natural ?

3- As superfcies interna e externa de uma parede de tijolos de 5mX6m, com uma espessura de 30 cm e condutividade trmica 0,69Wm-1 K-1, so mantidas a temperaturas de 20C e 5C , respetivamente. Determine o calor transferido, por conduo, atravs da parede, por unidade de tempo.

4- A figura ao lado mostra a parede externa de um edifcio, com uma espessura de 152 mm e tendo uma condutividade trmica mdia de 0,55x10-3kWm-1K-1. Num regime estacionrio a temperatura diminui de T1=21,1C, na superfcie interna, para T2, na superfcie externa. A temperatura do ar fora do edifcio To=-3,9C, e o coeficiente de transferncia de calor por conveco 28,97x10-3kW m-2K-1. Determine:a) A temperatura T2, em Cb) A taxa de transferncia de calor atravs da parede, por unidade de rea, em kW/m2.5- A figura ao lado mostra a parede de um forno que formada por uma camada de ao com uma espessura de 6,35 mm (Kao=15,05x10-3kW m-1 K-1) e uma camada de tijolo (Ktijolo= 0,73x10-3kW m-1K-1). Em regime estacionrio, ocorre uma diminuio de temperatura de 0,67C na parede de ao. A temperatura da superfcie interna da camada de ao 282C. A temperatura na superfcie externa do tijolo no deve exceder os 40C. Determine a espessura mnima do tijolo, necessria para se atingir este objetivo.

6- A figura mostra uma superfcie plana horizontal, com uma temperatura TS> To, coberta por uma camada isoladora de condutividade trmica K. A superfcie do topo do isolamento est a uma temperatura Ti e a temperatura do ar a que est exposta To. O coeficiente de transferncia de calor por conveco h. A transferncia de calor por radiao pode ser ignorada.a) Determine uma expresso para o clculo da temperatura Ti, em regime estacionriob) Considere Ts=300C, To=30C. Determine o valor da condutividade trmica da camada isoladora, se h=4 W m-2K-1 e L=0,06 m. Repita o clculo para h= 20 W m-2 K-1.

7-A superfcie externa do grelhador que se mostra na figura est a uma temperatura de 47C e a sua emissividade 0,93. O coeficiente de transferncia de calor por conveco entre o aquecedor e o ar circundante, a 27C, 10 W m-2K-1.Determine a taxa global de transferncia de calor por conveco e radiao entre o grelhador e o meio que o cerca, por unidade de rea .

8-.Como se mostra na figura, um gs submetido a um ciclo termodinmico constitudo pelos processos que se mostram no diagrama PV .Processo 1-2:Compresso com U2=U1Processo 2-3.:Arrefecimento a volume constante, sendo P3= 140 KPa e V3=0,028 m3Processo 3-1: Expanso a presso constante com W31= 10,5 KJ

O trabalho realizado no ciclo completo Wciclo=-8,3 KJ. No h alteraes de energia cintica nem de energia potencial. Determine:a) O volume no estado 1, em m3b) O trabalho e transferncia de calor, durante o processo 1-2, em KJc) Trata-se de um ciclo de potncia ou de refrigerao? Explique a sua resposta.

9- Um tanque rgido contm um fluido quente que arrefecido sendo agitado por intermdio de uma hlice. Inicialmente a energia interna do fluido 800 KJ. Durante o processo de arrefecimento, o fluido perde 500 kJ de calor, e a hlice realiza 100 KJ de trabalho no fluido. Determine a energia interna final do fluido. Despreze a energia armazenada na hlice.10-A tabela que se apresenta tem dados expressos em KJ obtidos num ciclo fechado constitudo por 4 processos. Determine:a) Preencha os dados que faltam, em KJb)Calcule a eficincia trmica da mquina

ProcessoUECEPEQW

1-22-33-44-11002

-686211

530

-105,50530-53-475-6331055

04750

11- Considere uma mquina trmica em que as transferncias de calor so Qentrado= 50 KJ e Qsado = 35 KJ. Determine o trabalho realizado pela mquina em KJ e a eficincia trmica.12-Considere um frigorfico com um coeficiente de desempenho =1,5. O calor lanado para o exterior, em cada ciclo, Qsaido= 500 KJ. Determine, para cada ciclo, o calor fornecido e o trabalho realizado, em KJ.

13- gua bombeada de um lago para um tanque de armazenamento localizado 20 m acima com uma vazo de 70 l/s, consumindo 20,4 KW de energia eltrica. Despreze as perdas por atrito nos tubos e todas as variaes de energia cintica. Determine a eficincia da motobomba

14- Considere um motor eltrico com uma potncia de eixo de 20 KW e eficincia de 88%. Determine a taxa qual o motor dissipa calor para a sala onde se encontra quando opera a plena carga. No inverno essa sala aquecida por um aquecedor com uma potncia de 2 KW. Diga se preciso ligar o aquecedor , quando o motor funciona a plena carga, e justifique a sua resposta.

Maria Rosa Duque