Lista de Exercícios Resolvidos - Termodinâmica e Transferência de Calor

A figura mostra uma placa de concreto tem 120 cm de espessura e área de 500 m² entre a neve e uma resistência elétrica Resistências elétricas de aquecimento são instaladas sob a placa para derreter o gelo na superfície durante os meses de inverno Que potência mínima deve ser fornecida às espirais para manter uma diferença de temperatura de 200 C entre a base da placa Tqi e sua superfície Tf Suponha que toda a energia seja transferida através da placa Dado Kconcreto237 WmC Coloque a resposta em Kw e sem unidade Resposta Uma amostra de 333 g de uma substância é colocada em um sistema de aquecimento que remove calor a uma taxa constante A Figura mostra a temperatura T da amostra em função da quantidade de calor fornrcida A amostra entra em ebulição durante o processo Determine oo calor específico da substância em calgC na fase líquida Coloque no Moodle o valor numérico sem unidade Resposta Uma barra de cobre Cu está em contato térmico com uma barra de alumínio Al de mesmo comprimento L 2m e área 005 m² Figura Uma extremidade da barra composta é mantida a 800 C e a extremidade oposta está a 300 C Quando a transferência de energia atinge o estado estável qual é a temperatura na junção Dado KAl237 WmC e KCu401 WmC Coloque a resposta sem unidade Resposta Um gás ideal com n 05 mol vai do estado a ao estado c como mostra a Figura Calcule o trabalho realizado pelo gás enquanto passa do estado a ao estado c Coloque a resposta sem unidade Resposta Um projetista de alarmes deseja projetar um sensor simples que é constituído por um invólucro de vidro com uma haste de alumínio de 60 cm de comprimento a 20C Colocado em um ambiente cuja temperatura normal é de 20ºC o sensor deverá disparar o alarme quando a temperatura alcançar 48C pois a essa temperatura a haste terá aumentado o seu comprimento de modo a conectarse ao ponto B Qual o aumento de comprimento X na figura em cm dado αAl24x10⁶ C¹ Coloque a resposta em cm e sem unidade Resposta Em um dia quente em Las Vegas um caminhão tanque foi carregado com 37000L de óleo diesel Ele encontrou tempo frio ao chegar em Payson Utah onde a temperatura estava 23K abaixo da temperatura de Las Vegas Sabendo que o coeficiente de dilatação volumétrica do diesel é de b 95 x 10⁶ C¹ e o coeficiente de dilatação linear do aço de que é feito o tanque do caminhão a11 x 10⁶ C¹ Se o caminhão saiu totalmente carregado de Las Vegas quanto volume vazio havia dentro do tanque antes de descarregar Coloque a resposta sem unidade Resposta Questão 1 A taxa de transferência de calor pela barra é dada por qk cu A 80T L kal A T30 L Assim temos k cu 80T kalT30 80k cukcuTkal T30kal 80k cu30kalkalT k cuT T80kcu30 kal kcukal T61426 Questão 2 O trabalho é dado por W PdV W 0002 0003 PdV 0003 0004 PdV W 410 5210 5 2 00030002 210 50 00 40003 W 500J Atenção dependendo do professor o trabalho pode ser definido como W PdV Favor confirmar isto e mudar o sinal caso precise Questão 3 A potência é dada por PqkA T L P2375 20 012 P197 5kW Questão 4 Temos qmc T c q m T c 20000 333280250 c02002 cal g C Questão 5 Temos LL0α T L602410 64820 L004032cm Questão 6 A dilatação linear do tanque é dada por α1110 6 Logo o coeficiente volumétrico para o tanque é dado por β3α3310 6 Logo o volume final do tanque é V tanque1β T V 0 V tanque13310 6 2337000 L V tanque36971917 L O volume final do combustível será dado por V oleo1β T V 0 V oleo19510 6 2337000 L V oleo369919155L Assim o volume vazio final é dado por V tanqueV oleo200 L Se esta solução ajudou você favor deixar um comentário no meu perfil para outros alunos verem que se trata de um Guru comprometido Obrigado Questão 1 A taxa de transferência de calor pela barra é dada por 𝑞 𝑘𝑐𝑢𝐴 80 𝑇 𝐿 𝑘𝑎𝑙𝐴 𝑇 30 𝐿 Assim temos 𝑘𝑐𝑢80 𝑇 𝑘𝑎𝑙𝑇 30 80𝑘𝑐𝑢 𝑘𝑐𝑢𝑇 𝑘𝑎𝑙𝑇 30𝑘𝑎𝑙 80𝑘𝑐𝑢 30𝑘𝑎𝑙 𝑘𝑎𝑙𝑇 𝑘𝑐𝑢𝑇 𝑇 80𝑘𝑐𝑢 30𝑘𝑎𝑙 𝑘𝑐𝑢 𝑘𝑎𝑙 𝑻 𝟔𝟏𝟒𝟐𝟔 Questão 2 O trabalho é dado por 𝑊 𝑃𝑑𝑉 𝑊 𝑃𝑑𝑉 0003 0002 𝑃𝑑𝑉 0004 0003 𝑊 4 105 2 105 2 0003 0002 2 1050004 0003 𝑾 𝟓𝟎𝟎 𝑱 Atenção dependendo do professor o trabalho pode ser definido como 𝑊 𝑃𝑑𝑉 Favor confirmar isto e mudar o sinal caso precise Questão 3 A potência é dada por 𝑃 𝑞 𝑘𝐴 𝑇 𝐿 𝑃 237 5 20 012 𝑷 𝟏𝟗𝟕𝟓 𝒌𝑾 Questão 4 Temos 𝑞 𝑚𝑐𝑇 𝑐 𝑞 𝑚𝑇 𝑐 2000 0 333 280 250 𝒄 𝟎 𝟐𝟎𝟎𝟐 𝒄𝒂𝒍 𝒈 𝑪 Questão 5 Temos 𝐿 𝐿0𝛼𝑇 𝐿 60 24 10648 20 𝑳 𝟎𝟎𝟒𝟎𝟑𝟐 𝒄𝒎 Questão 6 A dilatação linear do tanque é dada por 𝛼 11 106 Logo o coeficiente volumétrico para o tanque é dado por 𝛽 3𝛼 33 106 Logo o volume final do tanque é 𝑉𝑡𝑎𝑛𝑞𝑢𝑒 1 𝛽𝑇𝑉0 𝑉𝑡𝑎𝑛𝑞𝑢𝑒 1 33 1062337000𝐿 𝑉𝑡𝑎𝑛𝑞𝑢𝑒 36971917 𝐿 O volume final do combustível será dado por 𝑉𝑜𝑙𝑒𝑜 1 𝛽𝑇𝑉0 𝑉𝑜𝑙𝑒𝑜 1 95 1062337000𝐿 𝑉𝑜𝑙𝑒𝑜 369919155 𝐿 Assim o volume vazio final é dado por 𝑉𝑡𝑎𝑛𝑞𝑢𝑒 𝑉𝑜𝑙𝑒𝑜 𝟐𝟎 𝟎 𝑳 Se esta solução ajudou você favor deixar um comentário no meu perfil para outros alunos verem que se trata de um Guru comprometido Obrigado