Lista de Exercícios Termodinâmica

PRIMEIRA LISTA DE EXERCÍCIO

Aluno:                                                                               Matrícula:

1. Uma função de estado é:

1. depende do processo em que é realizada a transformação;
2. não depende do processo em que é realizada a transformação;
3. define o estado molecular de agregação da substância.

2. O número de Reynolds é um grupo adimensional definido para um fluído escoando através de uma tubulação como: Re = Duρ/μ. Onde D é o diâmetro da tubulação, u a velocidade do fluido, ρ é a densidade do fluido e μ é a viscosidade do fluído. Quando o valor do número de Reynolds é menor que 2100, o fluxo é dito laminar – quer dizer, o fluido flui em linhas de correntes suaves. Para número de Reynolds maiores que 2100 , o fluxo é chamado turbulento, caracterizado por uma grande agitação. Metil Etil Cetona líquida (MEC) flui através de uma tubulação de 2,067 polegadas de diâmetro interno com uma velocidade média de 0,48 ft/s. Na temperatura do fluido, de 20 ºC, a densidade da MEC líquida é 0,805 g/cm3 e a sua viscosidade é 0,43 centipoises [1 cP = 1,00 *10-3 kg/ m.s]. Determine se o fluxo é laminar ou turbulento. Mostre os cálculos.  

1. Para calibrar os pneus de um automóvel, seu manual recomenda a pressão de 22 lbf/in2. Chegando ao posto de serviços, o proprietário do veículo constata que o manômetro do compressor de ar registra as pressões em kgf/cm2. Qual será esse valor?

1. Um elevador com massa de 2.500 kg encontra-se em um nível 10m acima da base do poço do elevador. Ele é elevado a 100 m acima da base do poço, onde o cabo de sustentação se rompe. O elevador cai em queda livre até a base do poço, onde colide com uma forte mola. A mola é projetada para desacelerar o elevador até o repouso e, por intermédio de um dispositivo de captura, mantê-lo na posição de máxima compressão da mola. Admitindo que não haja atrito no processo e considerando

g= 9,8 m.s-2, calcule:

(a) A energia potencial do elevador na sua posição inicial em relação à base do poço do elevador.

(b) O trabalho realizado para elevar o elevador.

(c) A energia potencial do elevador na posição mais elevada em relação à base do poço.

(d) A velocidade e a energia cinética do elevador no instante anterior à sua colisão com a mola.

(e) A energia potencial da mola comprimida.

(f) A energia do sistema formado pelo elevador e pela mola (1) no início do processo, (2) quando o elevador atinge a sua altura máxima, (3) no momento anterior à colisão do elevador com a mola, e (4) após o elevador ficar em repouso ao final do processo.

5. Um automóvel, com massa de 1.250 kg, está viajando a 40 m.s-1. Qual é a sua energia cinética em kJ?

Quanto trabalho deverá ser realizado para fazê-lo parar?

6. Á Um dispositivo horizontal cilindro/êmbolo é colocado em um banho termostático. O êmbolo desliza no cilindro com atrito desprezível, e uma força externa o mantém em posição contra uma pressão inicial do gás de 20 atm. O volume inicial do gás é de 0,03 m3.  A força externa sobre o êmbolo é gradualmente reduzida, permitindo a expansão isotérmica do gás até que o seu volume triplique. Se o volume do gás estiver relacionado com a sua pressão de tal forma que o produto PVt seja constante, qual o trabalho realizado pelo gás ao deslocar a força externa?

Que quantidade de trabalho seria realizado, se a força externa fosse subitamente reduzida à metade do seu valor inicial em vez de ser gradualmente reduzida?

7. Calcule as variações na energia interna e na entalpia que ocorrem quando ar é levado de um estado inicial a 50(ºF) e 5 (atm), no qual o seu volume molar é de 36,49(ft)3(lb mol)-1, para um estado final a

150(ºF)e 1(atm). Admita que, para o ar, PV/T é constante e que Cv = 5 e Cp = 7(Btu)(lb mol)-1(ºF)-1.

8. Um tanque para água quente, isolado para o ambiente e aquecido eletricamente, contém 180 kg de água líquida a 50°C quando uma interrupção na energia ocorre. Se a água for retirada do tanque a uma taxa constante de m = 0,2 kg.s-1, em quanto tempo a temperatura da água no tanque irá cair de 50°C para 25°C? Admita que água fria seja alimentada no tanque a 10°C e que as perdas para o ambiente sejam desprezíveis. Para a água líquida, considere Cp = Cv = C, independente de Te P.[pic 2]