Primeira Lei Da Termodinâmica

PRIMEIRA LEI DA TERMODINÂMICA

1. Uma queda de água tem uma altura de 100 m. Considere 1 kg de água e assuma que entre essa massa e a sua vizinhança não ocorre qualquer transferência de energia.

a)        Qual a energia potencial da água do cimo da catarata relativamente à base?

b)        Qual a energia cinética da água imediatamente antes de bater no fundo?

1. Após a entrada de 1 kg de água no rio depois de passar a catarata, que alterações ocorreram no seu estado?

2. Durante 1 h, um atleta de 50 kg de peso produz um trabalho de 75 kcal pedalando na sua bicicleta de ginásio. Durante este período de tempo, ele consume 60 L de oxigénio. Calcule:

1. A potência produzida pelo atleta.
2. A variação de energia interna do atleta, sabendo que por cada litro de oxigénio consumido, são gastos 5.0 kcal de energia.
3. O calor transferido do atleta para o meio envolvente.

3. Uma sala de aula que contém habitualmente cerca de 40 alunos é arrefecida por aparelhos de ar condicionado de 5 kW de potência. Cada pessoa dissipa calor a uma taxa de 360 kJ/h e na sala estão acesas 10 lâmpadas de 100 W. A transferência de calor entre a sala e a vizinhança, através das paredes e dos vidros é de 15 000 kJ/h. Determine o número de aparelhos de ar condicionados de modo a manter-se a temperatura da sala a 21 °C.

4. Foi aquecida água numa panela fechada munida de um agitador. Durante o processo, foram adicionados 30 kJ de energia térmica à água e são perdidos 5 kJ para o exterior da panela. O agitador realiza trabalho mecânico no valor de 500 N·m. Determine a energia final do sistema admitindo que, para t = 0, a sua energia é de 10 kJ.

5. Ar em repouso é acelerado por uma ventoinha, que o projecta com uma celeridade de 10 m/s. Determine a potência mínima exigida pela ventoinha quando atravessada por 4 m3/s de ar. Considere que a massa volúmica do ar é 1.18 kg/m3.

R: 0.236 kW

6. Um recipiente com isolamento térmico contém 20 lb de água a 68 °F. O recipiente tem um agitador que roda por acção de um bloco de 50 lb colocado sobre ele. A aceleração local da gravidade é de 32.00 ft/s2. Durante a rotação do agitador, o peso baixa 30 ft, lentamente. Assumindo que todo o trabalho feito pela gravidade sobre o bloco é transferido para a água, determine: