TERMODINÂMICA I 1º SEMESTRE DE 2015 Docente: Anderson H.R. Ferreira 2º LISTA DE EXERCÍCIOS UNIDADE II PROPRIEDADES TERMODINÂMICAS

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1 1 TERMODINÂMICA I 1º SEMESTRE DE 2015 Docente: Anderson H.R. Ferreira 2º LISTA DE EXERCÍCIOS Instruções: Tenha sempre em mãos uma Calculadora Científica, pois a mesma será utilizada exaustivamente no curso de MECÂNICA GERAL I. Logo no início do curso será feita uma revisão de algumas operações imprescindíveis com o uso da calculadora. UNIDADE II PROPRIEDADES TERMODINÂMICAS Exercício 1 Água com gelo é uma substância pura? Por quê? Exercício 2 Se a pressão de uma substância aumenta durante um processo de ebulição, a temperatura também aumentará ou permanecerá constante? Por quê? Exercício 3 Uma pessoa cozinha carne no vapor em uma panela que está a) Destampada b) Coberta com uma tampa leve c) Coberta com uma tampa pesada Em qual processo o tempo de cozimento será menor? Por quê?

2 2 Exercício 4 A quantidade de calor absorvida quanto 1 kg de água líquida saturada ferve a 100 ºC é igual a quantidade de calor liberada quando 1 kg de vapor d água saturado condensa a 100 ºC? Exercício 5 A pressão atmosférica em Denver (altitude = 1610 m) é de 83,4 kpa. Determine a Temperatura na qual ferve a água dentro de uma panela destampada em Denver. Consultar a Tabela A-5 Exercício 6 Um tanque rígido de 1,8 m 3 contém vapor de água a 220 ºC. Um terço do volume está na fase líquida e o restante sob a forma de vapor. Determine: a) A Pressão do vapor de água b) O Título da mistura saturada c) A Densidade da Mistura b) x = 0,0269; ρ = 287,8 kg m 3 Figura 1

3 3 Exercício 7 Um arranjo pistão-cilindro contém 0,85 kg de refrigerante-134a a 10ºC. Como mostra a Figura 2 Figura 2 O pistão, que está livre para se movimentar, possui uma massa de 12 kg e um diâmetro de 25 cm. A pressão atmosférica local é de 88 kpa. Calor é transferido para o refrigerante 134-a até que a Temperatura atinja 15 ºC. Determine: a) A Pressão Final b) A Variação do Volume do cilindro c) A Variação da Entalpia do refrigerante-134a a) P = 90,4 kpa; b) V = 0,0205 m 3 ; c) 17,4 kj kg Exercício 8 Um vaso rígido contém 2 kg de refrigerante-134a a 800 kpa e 120 ºC. Determine o Volume do vaso e a energia interna total. a) V = 0,0753 m 3 e U = 655,7 kj

4 4 Exercício 9 Um arranjo pistão-cilindro contém 0,1 m 3 de água líquida e 0,9 m 3 de vapor d água em equilíbrio a 800 kpa, como mostra a Figura 3: Figura 3 O calor é transferido a pressão constante até que a Temperatura atinja 350 ºC. a) Qual é a Temperatura inicial da água? b) Determine a massa total da água c) Calcule o Volume final a) T = T sat@800kpa = 170, 41 C; b)m t = 93, 45 kg; c) V 2 = 33, 12 m 3 Exercício 9 Um arranjo pistão-cilindro contém inicialmente vapor d água a 3,5 MPa com um superaquecimento de 5ºC. Em seguida, o vapor d água perde calor para a vizinhança e o pistão desce, atingindo um conjunto de batentes. Nesse ponto o cilindro contém a água líquida saturada. O resfriamento continua até que o cilindro contenha água a 200 ºC. Determine: a) A Temperatura inicial b) A Variação da entalpia do vapor dágua por unidade de massa até o momento em que o pistão atinge os batentes. c) A pressão final e o Título (no caso de mistura). a) T 1 = 247, 6 ; b) Δh = 1771 kj kg ; c) P 3 = 1555 kpa x 3 =

5 5 Exercício 10 Um tanque de 0,01677 m 3 contém 1 kg de refrigerante-134ª a 110 ºC. Determine a pressão do refriegerante usando: a) A Equação do gás ideal b) O Diagrama generalizado de compressibilidade c) A Tabela do Refrigerante. a) 1, 861 MPa; b) 1, 583 MPa; c) 1, 6 MPa Exercício 11 Determine o volume específico do vapor d água superaquecido a 10 MPa e 400 ºC, usando: a) A Equação do gás ideal b) O Diagrama generalizado de compressibilidade c) As Tabelas de Vapor. Determine também o erro associado aos dois primeiros casos. a) 0, m3 kg m3 m3, 17, 6 %; b) 0, 02609, 1, 2 %; c) 0, kg kg REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS [1]. ÇENGEL, Yunus A.; BOLES, Michael A (Coaut. de). Termodinamica. 5. ed. São Paulo, SP: McGraw-Hill, p., il. +. ISBN (broch.) [2]. SONNTAG, r. E., borgnakke, c., van wylen, g. J. Fundamentos da termodinâmica, 7a ed., editora edgard blucher, 2009 [3]. MORAN, m. J.; shapiro, h. N. Princípios de termodinâmica para engenharia, 6a ed., ltc editora, 2009.