Lista de exercícios do livro- Termodinâmica - Eng Aeronáutica R01

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Exercícios recomendados para estudo - Termodinâmica 
Fundamentos da Engenharia Termodinâmica – Moran e Shapiro – 8ª Edição 
Capítulo 1 
Problemas 
1.24. A= lbf/ft2 , B= ft x lbf 
1.25. A variação de volume do gás é causada pelo aquecimento ou resfriamento do gás. 
1.26. p = 1,49 bar 
1.27. 3,125 m3/kg 
1.28. a) Estado 1: 5 ft3 / Estado 2: 2 ft3 b) n = 1,38 
1.29. V = 2,5 ft3 
1.31. Diagrama 
1.32. a) 5,11 m b) 22,5 cm 
1.33. 234,3 kPa 
1.34. 100 kPa , a leitura corresponde à pressão manométrica. 
1.35. 750 mmHg / 29,53 inHg 
1.36. -0,965 kPa. Pressão diminui. 
1.37. 10,1 psia 
1.39. Demonstração 
1.40. 160 psia 
1.41. a) 36,8 lb b) 1,3 psig 
1.45. 1,21 bar 
1.46. a) 15,0 lbf/in2 b) 0,3 psig c) A vantagem do manômetro inclinado é a facilidade na 
leitura, uma vez que a superfície do líquido é maior em relação ao manômetro em U. Além 
disso, no manômetro inclinado é possível ter mais graduações, o que faz com que a escala 
seja mais precisa. 
1.48. Interface: 6,49 lbf/in2 Base do tanque: 7,78 lbf/in2 
1.50. Verão: 526,77 °R / 67,10 °F Inverno: 482,85 °R / 23,18 °F 
1.51. a) 30 °C / 303,15 K b) -30°C / 243,15 K c) 10 °C / 283,15 K d) -40°C / 233,15 K 
e) 0°C / 273,15 K f) -273,15 °C / 0 K 
1.54. Menor. 
 
 
Capítulo 2 
Problemas 
2.27. -4,63 Btu 
2.28. a) 2 bar / -12 kJ b) 0,8 bar / -7,33 kJ c) 0,608 bar / - 6,4 kJ 
2.29. a) 2 bar b) 1285,7 kJ 
2.31. 725,4 Btu 
2.33. Processo 1-2: W=0 ; Processo 2-3: -554,5 kJ ; Processo 3-4: -400 kJ 
2.34. Processo 1-2: W= 400 kJ ; Processo 2-3: W=0 ; Processo 3-1: W = -160,9 kJ 
2.46. Maior taxa de transferência de calor: 70 W / Menor taxa de transferência de calor: 7 W 
2.47. a) 30 °F b) 25,6 Btu/h x ft2 
2.48. 11,22 cm / 1665 kW/m2 
2.49. 26,69 Btu/h x ft2 / 558,8 °R 
2.50. 0,33 °F / 7,73 Btu/ft2 
2.51. 2,88 Btu/h x ft2 
2.52. a) 1722 W b) 8,75 W 
2.53. 255 K 
2.54. 726 W / 547 W 
2.55. Taxa de transferência de calor total: 0,33 kW/m2 
2.56. Q processo b: +50 ; Q processo c: -40 ; W processo a: -20 ; W processo d: -90 ; E1 
processo b: +20 ; E1 processo e: +20 ; E2 processo a: +50; E2 processo d: +50 ; ∆E processo c: 
+20 ; ∆E processo e: -100 
2.57. W processo a: -25 Btu ; E2 processo a: +30 Btu ; Q processo b: +20 Btu ; ∆E processo b: 
+15 Btu ; ∆E processo c: -14 Btu ; E1 processo c: 6 Btu ; W processo d: -30 Btu ; E2 processo d: 
+10 Btu ; ∆E processo e: +6 Btu ; E2 processo e: +14 Btu 
2.58. -50 kJ 
2.59. W = 4 kJ ; Q = 4,25 kJ b) W = -2 kJ ; ∆Ep = +2 kJ 
2.60. Processo A: W = -900 kJ ; Q = - 850 kJ Processo B: W = -230,3 kJ ; Q = -180,3 kJ 
2.61. Processo A: W = +230,26 kJ ; Q = +30,26 kJ Processo B: W = 135 kJ ; Q = -65 kJ 
2.63. a) -3 W b) 85 °C 
2.66. 54,0 Btu/lb 
2.67. a) 0,25 m3/kg b) -50,4 kJ c) -10,4 kJ ; Energia é removida do sistema pela transferência 
de calor. 
2.69. W/m = 69,63 Btu/lb ; Q/m = 57,63 Btu/lb 
2.71. -310,6 kJ/kg 
2.74. Processo 1-2: W = +1200 kJ ; Processo 3-4: ∆E = 0 ; Processo 4-1: Q = 1000 kJ ; 
Processo 2-3: ∆E = 800 kJ ; W = 0 kJ b) 88,9% 
2.75. Processo 1-2: ∆E = 1000 Btu , W = 0 Btu ; Processo 2-3: Q = 0 Btu , ∆U = -500 Btu ; 
Processo 3-4: Q = -600 Btu , ∆KE = 50 Btu ; Processo 4-1: W = -50 Btu , ∆E = 50 Btu b) 
40% 
2.78. Wciclo = -280,5 kJ ; Q2-3 = 80 kJ ; Ciclo de refrigeração. 
2.79. Wciclo = -8,28 kJ ; Q1-2 = 36,9 kJ 
2.82. Wciclo = 150 MJ ; Q = 350 MJ 
2.84. 34,13 % 
2.86. n = na + nb – na x nb 
2.87. a) 200 MW b) 50 MW c) $ 56,1 M/ano 
2.88. 2,33 
2.90. 0,45 kW ; coeficiente = 3 
2.91. a) 687,5 kW x h b) 7425 MJ 
2.92. 2,70 kW ; $ 1,04 
2.94. a) 34,956 x 106 KJ b) 7,52 
Capítulo 3 
Problemas 
3.6 c) Vapor Superaquecido e) 
3.7. 0,1879 m3/kg b) 260 °C c) 0,15567 m3/kg 
3.10. a) p = 3,613 bar d) v = 2,556 m3/kg ; p = 0,4739 bar 
3.12. a) 133,6 °C c) 0,06109 m3/kg 
3.13. a) 9,94 x 10-3 m3/kg b) 0,9992 x 10-3 m3/kg c) 1,0078 x 10-3 m3/kg 
3.14. (b) Diagrama 
3.16. Vapor saturado: 55,62 kg ; Líquido Saturado: 23,84 kg ; 2,34 % 
3.20. 0,41 % 
3.21. p = 149 kPa ; v = 104,35 cm3 
3.22. -9,24 °C ; 59,24% 
3.23. Pressão inicial: 15,54 bar ; Pressão final: 1,014 bar 
3.24. Estado final: 99,67 kg ; Estado inicial: 29,3 kg 
3.27. 54,99 bar 
3.28. a) 15,6 lbf/in2 b) 49,9% 
3.29. a) 2,96 % b) 0,0948 m3/kg 
3.30. 15,29 ft3 ; Sim, acessórios mecânicos são necessários. 
3.34. Diagrama. 
3.36. 12,9 kJ/kg 
3.38. a) -14,66 °C ; 153,67 kJ/kg b) 5 bar ; 2855,4 kJ/kg c) T = 44,46 °C ; 0,2971 m3/kg 
3.41. a) 2772,15 kJ/kg b) 849,9 kJ/kg c) 601,68 Btu/lb d) 269,7 Btu/lb e) 3299,15 kJ/kg 
3.42. a) 0,2636 ft3/lb b) 77,24 Btu/lb c) 624,44 Btu/lb d) 42,32 Btu/lb e) 143,14 Btu/lb 
3.46. +407,6 kJ/kg 
3.47. Pfinal = 5,7160 bar ; Pinicial = 7,89 bar ; Q/m = -71,11 kJ/kg 
3.49. -485,5 Btu/lb 
3.55. a) 2,80 kg b) 2772,57 kJ 
3.56. a) W/m = 0,003 Btu/lb ; Q/m = 178,13 Btu/lb b) W/m = 74,31 Btu/lb ; Q/m = 960,12 Btu/lb 
c) W/m = 8,40 Btu/lb ; Q/m = 35,10 Btu/lb 
3.57. a) Tinicial = 30 °C ; Tfinal = 60 °C b) 0,6 kJ c) 5,4 kJ 
3.63. -8282 kJ 
3.71. W/m = 20,94 kJ/kg b) Q/m = 1704,93 kJ/kg 
3.73. Q1-2 = 214,44 Btu ; Q2-3 = -80,7 Btu 
3.76. W1-2 = -17,71 kJ ; Q1-2 = -88,19 kJ ; W2-3 = 0 ; Q2-3 = -230,53 kJ 
3.77. W = 0,106 kJ ; Q = 1,43 kJ 
3.79. 8% 
3.80. W = -16,25 kJ ; Q = -7,76 kJ 
3.84. a) Pinicial = 200 lbf/in2 ; Pfinal = 160 lbf/in2 b) m = 0,054 lb c) -1,54 Btu d) -12,22 Btu 
3.85. a) Diagrama b) W = 12,75 kJ ; Q = 491,01 kJ 
3.92. a) 0,0534 m3 b) 0,05282 m3 
3.94. 8,6 ft3 
3.95. 192 °F 
3.96. 60,9 kg 
3.97. -18 kJ/kg 
3.98. (obs: está faltando T2 = 450 K) 122,6 kJ 
 
Capítulo 4 
Problemas 
4.7. ment = 1 kg/s ; msaída = 5,5 kg/s ; dm/dt = -4,5 kg/s 
4.8. 200 lb 
4.10. 1,06 x 106 kg b) 1590 m3 
4.15. 12,54 kg/s ; 10 m/s 
4.16. 0,351 kg/s ; 5,1 cm2 
4.17. a) 20,05 lb/s b) 2212,2 ft3/min c) 14,6 ft/s 
4.18. a) 1,732 cm b) 33,7 m/s 
4.19. V2 = 20,3 m/s ; V3 = 101,3 m/s 
4.20. m1 = 10,352 kg/s ; m2 = m3 = 5,176 kg/s 
4.22. a) 1,34 cm b) 5,771 m3/min 
4.32. -2,48 °F 
4.38. T = 569,6 °R ; P = 19,78 lbf/in2 
4.44. 2703 hp 
4.49. 3578,7 kW (Letra C) 
4.50. a) 6,248 x 104 kg/h b) 17,565 kW c) 3,819 kW 
4.54. -23,48 hp 
4.59. -15,71 kW 
4.67. 1,84 kW 
4.73. a) 33,2 gal/min b) 3,304 x 105 Btu/h 
4.84. a) 79 °F b) 4,23 ft 
4.95. a) 5,89 m3/s b) -82 kW 
4.96. a) -10,09 °C b) 0,526 kg/s 
4.97. a) 4,67 lb/min b) -1,41 hp 
4.98. 51,9 lb/s 
4.100. a) -406,2 kW b) 2,23 kg/s 
4.102. a) 31,2% b) 27,45 kg/kg vapor 
4.103. 0,041 kg/s 
4.104. -0,21 MW 
4.105. 199,9 hp 
4.106. a) -1687 hp b) 14,505 hp c) 68% 
4.107. a) -29 Btu/min b) 3,0 
4.122. Processo 1-2: 4204,2 kJ ; Processo 2-3: 8725,2 kJ 
 
Capítulo 5 
Problemas 
5.17. a) Irreversível b) Reversível c) Impossível d) Impossível 
5.20. a) 75% b) QH = 1610 kJ ; QC = 610 kJ c) 790 °F d) 327 °C 
5.26. a) 700 °R ; n1 = 30% ; n2 = 43% b) n = 60% ; 2 x Wciclo 
5.29. a) 4% b) 5% 
5.38. n = 45% ; Qc = 0,55 MW b) nmax = 50% ; Qc = 0,5 MW 
5.39. 1,99 kg/s 
5.40. a) $ 112M /ano b) 25,92M /ano 
5.41. Gráfico 
5.44. a) 80°F b) 4,05 c) 308 °F d) 7 e) 25°C 
5.51. A afirmação está de acordo com a segunda lei. 
5.52. A afirmação não é válida, uma vez que o coeficiente do processo apresentado é maior 
que o valor teórico máximo. 
5.58. a) 150 kW b) 54,5 kW 
5.59. a) 3,5 b) 0,14 kW 
5.64. Sim. O coeficiente de performance é: 3.93 
5.68. a) 0,8 kW b) 246,7 K 
5.69. a) 2,19 b) 13,25 ; 151,746 Btu/h 
5.72. O valor pode ser de 35 kW.5.81. a) Diagrama b) W1-2/m = 190,77 kJ/kg ; Q1-2/m = 1640,07 kJ/kg ; Q2-3/m = 0 kJ/kg ; 
W2-3/m = 364,31 kJ/kg ; Q3-4/m = -1297,70 kJ/kg ; W3-4/m = -115,03 kJ/kg ; Q4-1/m = 0 kJ/kg ; 
W4-1/m = -97,68 kJ/kg c) 0,2088 
5.82. a) Diagrama b) W1-2 = 123,79 Btu ; Q1-2 = 1072,24 Btu ; Q2-3 = 0 Btu ; W2-3 = 544,25 Btu ; 
Q3-4 = -625,47 Btu ; W3-4 = -37,13 Btu ; Q4-1 = 0 Btu ; W4-1 = -184,14 Btu c) 0,4167 
5.83. (obs: está faltando: ao final, a pressão = 600 kPa) a) 60% b) 0,348 m3 ; 1237,0 kPa 
c) Processo 1-2: Q = W = 60 kJ ; Processo 2-3: Q = 0 kJ ; W = 676 kJ ; Processo 3-4: Q = W = -
24 kJ ; Processo 4-1: Q = 0 kJ ; W = -676 kJ d) Diagrama 
5.80. a) 125 kJ/kg b) 76,1 kPa