Considere 1 mol de um gás ideal passando por um processo mecanicamente reversível em um sistema fechado, de um estado inicial a uma temperatura T₀ e a uma pressão P₀, até um estado final a uma temperatura T e a uma pressão P. Se (C_p) e (C_v) são as capacidades caloríficas molares deste gás, a pressão e volume constantes, respectivamente, e se R é a constante universal dos gases, a expressão para o cálculo da variação de entropia (!$ Delta S !$) desse processo é

Uma máquina térmica é um dispositivo que opera segundo um ciclo térmodinâmico. O seu fluído de trabalho opera entre dois reservatórios de energia térmica, a saber:

• um reservatório quente (fonte quente), onde o fluído absorve uma quantidade de calor !$ leftvert Q_Q ightvert !$;

• um reservatório frio (fonte fria), onde o fluido descarta uma quantidade de calor !$ leftvert Q_F ightvert !$.

Se a quantidade de trabalho líquido produzida por esse fluído for igual a !$ leftvert W ightvert !$, então a eficiência térmica !$ (η) !$ dessa máquina é dada por

Os equipamentos ou dispositivos abaixo servem para quantificar a vazão de fluidos em tubulações. A qual deles se aplica o conceito de vena contracta?

Um fluido incompressível, com peso específico 9.000 N/m³, escoa em uma tubulação de diâmetro uniforme desde a cota z₁ = −5 m até a cota z₂ = 10 m, onde a pressão é atmosférica. Se a perda de carga associada ao escoamento é de 3 m de coluna do referido fluido, a pressão manométrica na tubulação na cota z₁ é

Um fluido newtoniano incompressível, com massa específica !$ ρ !$, escoa com vazão mássica W em uma tubulação de diâmetro D e comprimento equivalente L, num local onde a aceleração da gravidade é g. Se o fator de atrito é f, a perda de carga (energia por unidade de peso de fluido) associada é

Um cubo (hexaedro regular) sólido de aresta L é formado colando-se as faces L x L de dois prismas retos com arestas L x L x L / 2. Os prismas têm massas específicas !$ ρ_1 !$ e !$ ρ_2 !$. O cubo flutua na configuração mais estável e em repouso na superfície livre de um líquido com massa específica !$ ρ_3 !$ em equilíbrio estático. Acima do líquido existe ar cujos efeitos podem ser desprezados. Sabendo-se que !$ ρ_1<ρ_2<ρ_3 !$, e que o centro geométrico do cubo está situado a uma distância Z abaixo da interface líquido – ar, o valor de Z é

Uma esfera sólida encontra-se em repouso na interface entre dois líquidos imiscíveis em equilíbrio estático. As massas específicas dos líquidos são !$ ρ_1 !$ e !$ ρ_2 !$, sendo !$ ρ_1 > ρ_2 !$. Se 70% do volume da esfera está submerso no líquido mais denso, a massa específica da esfera é

Considerando (U) como energia interna, (H) como entalpia, (Q) como calor, (W) como trabalho e (W_e) como trabalho de eixo, a equação que expressa a primeira lei da termodinâmica para um processo com escoamento, em estado estacionário, entre uma única entrada e uma única saída, em que as variações de energia cinética e potencial são desprezíveis, é

Um mol de um fluido homogêneo, com composição constante, confinado em um cilindro equipado com um êmbolo sem atrito, sofre uma compressão reversível, de um estado inicial (1) a um estado final (2). Sabendo- se que H !$ equiv !$ U + PV e G !$ equiv !$ H − TS, em que:

H = entalpia molar;

G = energia livre de Gibbs molar;

S = entropia molar;

P = pressão;

T = temperatura;

V = volume molar,

para este processo de compressão, conclui-se que

Um compressor trabalhando adiabaticamente e com uma eficiência de 80%, comprime vapor saturado de 100 kPa a 300 kPa e necessita de 650 kJ para comprimir 10 kg deste vapor. Se a compressão for conduzida agora de forma adiabática e isentrópica, o trabalho necessário para comprimir a mesma quantidade de vapor saturado, em kJ, é de