Os Exercícios Termo
Por: guimauricio97 • 23/4/2020 • Pesquisas Acadêmicas • 15.384 Palavras (62 Páginas) • 375 Visualizações
Formas de energia
Capítulo 2
2–1C Qual é a diferença entre as formas de energia macroscópica e microscópica?
As formas macroscópicas de energia são aquelas que um sistema possui como um todo em relação a algum quadro de referência externo.
As formas microscópicas de energia, por outro lado, são as relacionadas à estrutura molecular de um sistema e ao grau de atividade molecular, e são independentes dos quadros de referência externos.
2–3C Como o calor, a energia interna e a energia térmica se relacionam entre si?
A energia térmica é a forma sensível e latente da energia interna, e é referida como calor no cotidiano.
2–4C O que é energia mecânica? Em que ela difere da energia térmica? Quais são as formas de energia mecânica presentes no es-
coamento de um fluido?
A energia mecânica é a forma de energia que pode ser convertida em trabalho mecânico completamente e diretamente por um dispositivo mecânico, como uma hélice. Difere da energia térmica, já que a energia térmica não pode ser convertida para funcionar de forma direta e completa. As formas de energia mecânica de uma corrente de fluido são as energias cinética, potencial e de fluxo.
2–11 Uma pessoa toma um elevador no nível do saguão de um hotel carregando uma mala de 30 kg e desloca-se para o 10o andar,
que está 35 m acima. Determine a quantidade de energia consumida pelo motor do elevador que agora está armazenada na mala.[pic 1]
Uma pessoa com sua mala vai até o 10º andar em um elevador. A parte da energia do elevador armazenada na mala deve ser determinada.
Os efeitos vibracionais no elevador são insignificantes.
Análise A energia armazenada na mala é armazenada sob a forma de energia potencial, que é mgz. Assim sendo,
ΔE (30 kg)(9.81m/s )(35 m)[pic 2][pic 3]
1 kJ/kg
⎞ = 10.3 kJ
suitcase
⎜ 1000 m 2 /s 2 ⎟
⎝ ⎠[pic 4]
Portanto, a mala no 10º andar tem 10,3 kJ de energia em comparação com uma mala idêntica no nível do lobby. Discussão Observando que 1 kWh = 3600 kJ, a energia transferida para a mala é de 10,3 / 3600 = 0,0029 kWh, o que é muito pequeno.
2–12 Potência elétrica deve ser gerada pela instalação de um conjunto gerador-turbina hidráulica em um local 160 m abaixo da superfície livre de um grande reservatório capaz de fornecer água a um fluxo constante de 3.500 kg/s. Determine o potencial para geração de potência.
Um gerador de turbina hidráulica é gerar eletricidade a partir da água de um grande reservatório. O potencial de geração de energia deve ser determinado.
Pressupostos 1 A elevação do reservatório permanece constante.
2 A energia mecânica da água na saída da turbina é insignificante.
Análise A energia de energia mecânica total em um reservatório possui é equivalente à energia potencial
da água na superfície livre e pode ser convertida para funcionar inteiramente. Portanto, o potencial de energia da água é sua energia potencial, que é gz por unidade de massa, e mgz para um determinado fluxo de massa.
e = pe = gz =
2 ⎛ 1 kJ/kg
⎞ = 1.574 kJ/kg
mech
(9.81 m/s
)(160 m)⎜ 1000 m 2 /s 2 ⎟
⎝ ⎠[pic 5][pic 6]
Então, o potencial de geração de energia se torna
W& max
= E&
mech
= m& e
mech
⎛ 1 kW ⎞
(3500 kg/s)(1.574 kJ/kg)⎜ ⎟ 5509 kW[pic 7][pic 8][pic 9]
1 kJ/s
⎝ ⎠
Portanto, o reservatório tem o potencial de gerar 1766 kW de potência.
Discussão Este problema também pode ser resolvido considerando um ponto na entrada da turbina e usando energia de fluxo em vez de energia potencial. Daria o mesmo resultado, uma vez que a energia de fluxo na entrada da turbina é igual à energia potencial na superfície livre do reservatório.
2–15 Dois locais estão sendo considerados para geração de energia eólica. No primeiro local, o vento sopra a 7 m/s durante 3.000 horas por ano, enquanto no segundo local o vento sopra a 10 m/s durante 2.000 horas por ano. Considerando, por questões de sim- plicidade, que a velocidade do vento seja desprezível no restante do ano para os dois casos, determine qual é o melhor local para a geração de potência. Dica: Observe que o fluxo de massa do ar é proporcional à velocidade do vento.
Dois locais com dados de vento especificados estão sendo considerados para geração de energia eólica. O local mais adequado para geração de energia eólica deve ser determinado.
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