Lista 2

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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?
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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.
Resp:
Consultar a Tabela A-5
Exercício 6
Um tanque rígido de 1,8 m3 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
Figura 1
Resp:
b) x = 0,0269; ρ = 287,8
𝒌𝒈
𝒎𝟑
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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
Resp:
𝒌𝑱
a) P = 90,4 kPa; b) ∆V = 0,0205 m3; c) 17,4 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.
Resp:
a) V = 0,0753 m3 e U = 655,7 kJ
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Exercício 9
Um arranjo pistão-cilindro contém 0,1 m3 de água líquida e 0,9 m3 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
Resp:
a) 𝑻 = 𝑻𝒔𝒂𝒕@𝟖𝟎𝟎𝒌𝑷𝒂 = 𝟏𝟕𝟎, 𝟒𝟏 𝑪; b)𝒎𝒕 = 𝟗𝟑, 𝟒𝟓 𝒌𝒈; c) 𝑽𝟐 = 𝟑𝟑, 𝟏𝟐 𝒎𝟑
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).
Resp:
𝒌𝑱
a) 𝑻𝟏 = 𝟐𝟒𝟕, 𝟔 ℃; 𝒃) 𝚫𝒉 = −𝟏𝟕𝟕𝟏 𝒌𝒈 ; 𝒄) 𝑷𝟑 = 𝟏𝟓𝟓𝟓 𝒌𝑷𝒂 𝒙𝟑 = 𝟔 × 𝟏𝟎−𝟒
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Exercício 10
Um tanque de 0,01677 m3 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.
Resp:
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.
Resp:
a) 𝟎, 𝟎𝟑𝟏𝟎𝟔
𝒎𝟑
𝒎𝟑
𝒎𝟑
,
𝟏𝟕,
𝟔
%;
𝒃)
𝟎,
𝟎𝟐𝟔𝟎𝟗
,
𝟏,
𝟐
%;
𝒄)
𝟎,
𝟎𝟐𝟔𝟒𝟒
𝒌𝒈
𝒌𝒈
𝒌𝒈
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
[1].
ÇENGEL, Yunus A.; BOLES, Michael A (Coaut. de). Termodinamica. 5. ed.
São Paulo, SP: McGraw-Hill, 2007. 740 p., il. +. ISBN 8586804665 (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.
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