Lista 2- Energia Transferência de Energia e Análise Geral da Energia-2021 2

Lista 2- Energia, Transferência de Energia e Análise geral da energia 1) Um avião com massa de 5000 kg está voando com uma velocidade de 150 m/s a uma altitude de 10.000 m, ambas medidas em relação à superfície terrestre. A aceleração da gravidade pode ser considerada constante em g = 9,78 m/s2. (a) Calcule as energias cinética e potencial do avião, ambos em kJ. (b) Se a energia cinética aumentou em 10.000 kJ sem alteração em elevação, qual seria a velocidade final, em m /s? 2)Um quarto de kg de um gás contido em um conjunto pistão-cilindro passa por um processo de pressão constante a 5 bar começando em 0,20 m3/kg. Para o gás como sistema, o trabalho é de 15 kJ. Determine o volume final do gás, em m3. 3) Dois cilindros hidráulicos mantêm uma pressão de 1200 kPa. Um tem uma seção transversal de 0,01 m2 e o outro 0,03 m2. Para fornecer um trabalho de 1 kJ ao pistão, qual é a variação de volume e a altura(H) necessária para cada cilindro? Negligencie Patm. 4) O ar quente está contido em conjunto pistão-cilindro horizontal, como mostrado na Fig. P2.19. O ar resfria lentamente de um volume inicial de 0,003 m3 para um volume final de 0,002 m3. Durante o processo, a mola exerce uma força que varia linearmente de um valor inicial de 900 N a um valor final de zero. A pressão atmosférica é de 100 kPa e a área da face do pistão é de 0,018 m2. O atrito entre o pistão e a parede do cilindro pode ser desprezado. Para o ar, determine as pressões inicial e final, em kPa, e o trabalho, em kJ. 5) Um sistema fechado de 5 kg de massa sofre um processo no qual há trabalho de magnitude 9 kJ sobre o sistema. A elevação do sistema aumenta em 700 m durante o processo. A energia interna específica do sistema diminui em 6 kJ/kg e não há alteração na energia cinética do sistema. A aceleração da gravidade é constante em g=9,6 m/s2. Determine a transferência de calor, em kJ. 6) Conforme mostrado na Fig. P2.37, 5 kg de vapor contido em um conjunto pistão-cilindro sofre uma expansão do estado 1, onde a energia interna específica é u1=2709,9 kJ/kg, para o estado 2, onde u2=2659,6 kJ/kg. Durante o processo, há transferência de calor para o vapor com magnitude de 80 kJ. Além disso, uma roda de pás transfere energia para o vapor trabalhando na quantidade de 18,5 kJ. Não há mudança significativa na energia cinética ou potencial do vapor. Determine a transferência de energia por trabalho do vapor para o pistão durante o processo, em kJ. 7) Um sistema fechado passa por um processo durante o qual há transferência de energia do sistema por calor a uma taxa constante de 10 kW, e a potência varia com o tempo de acordo com (a) Qual é a taxa de mudança de tempo da energia do sistema em t=0,6 h, em kW? (b) Determine a mudança na energia do sistema após 2 h, em kJ. 8) Dois quilogramas de ar estão contidos em um tanque rígido e bem isolado com um volume de 0,6 m3. O tanque está equipado com uma roda de pás que transfere energia para o ar a uma taxa constante de 10W por 1 h. Se nenhuma mudança na energia cinética ou potencial ocorrer, determine a) O volume específico no estado final, em m3 / kg. (b) a transferência de energia por trabalho, em kJ. (c) a variação da energia interna específica do ar, em kJ / kg. 9) Um pistão-cilindro tem 5 m de água líquida a 20oC no topo do pistão (m = 0) com área de seção transversal de 0,1 m2, ver a Figura abaixo. O ar entra sob o pistão que sobe e empurra a água para fora da borda superior. Encontre o trabalho necessário para retirar toda a água e plote o processo em um diagrama P-V.