universidade federal rural do semi-árido departamento

Universidade Federal Rural do Semi-Árido
Mossoró-RN
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UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO SEMI-ÁRIDO
DEPARTAMENTO DE CIÊNCIAS AMBIENTAIS
TERMODINÂMICA
ALUNO (A): _____________________________________________________________
Termodinâmica é a ciência que estuda as interações de energia nas quais as variações de
temperatura são importantes.
1. Um tanque de aço com massa de 15 kg armazena 300 L de gasolina que apresenta
massa específica de 800 kg m-3. Qual a força necessária para acelerar este conjunto a 4
m s-2?
2) Um conjunto cilindro-pistão vertical tem diâmetro de 125 mm e contém óleo
hidráulico. A pressão atmosférica é igual a 1 bar. Admitindo aceleração-padrão da
gravidade, determine a massa do pistão que resultará numa pressão no óleo igual a 1500
kPa.
3. Um reservatório de água de uma cidade, a água é bombeada até um nível 25 m acima
do solo num tanque pressurizado com ar a 150 kPa sobre a superfície da água. Ilustrado
na Figura abaixo. Admitindo que a massa específica da água seja 1000 kg/m3 e que a
aceleração da gravidade é padrão, determine a pressão mínima necessária para abastecer
o reservatório.
4. Dois conjuntos cilindro – pistão estão conectados através de uma tubulação de
modo que as pressões nos conjuntos podem ser consideradas iguais. O cilindro do conjunto
1 apresenta diâmetro D1 e aquele do conjunto 2 apresenta diâmetro D2. Sabendo que D2 =
2 D1, determine a relação entre os módulos das forças que atuam nos dois conjuntos (F1 e
F2).
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Notas de Aula: Fenômenos de Transporte - Termodinâmica - Propriedades de uma Substância Pura
Prof. Roberto Vieira Pordeus. [email protected]
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5. Dois arranjos cilindro-pistão, A e B, têm suas câmaras de gás conectadas por um tubo,
conforme mostrado na Figura abaixo. As áreas das
seções transversais são AA = 75 cm2 e AB = 25 cm2. A
massa do pistão A é mA = 25 kg, a pressão externa é
100 kPa e a aceleração da gravidade é padrão.
Determine a massa mB, do pistão B de modo que
nenhum dos pistões fique apoiado no fundo do
cilindro.
5. Um vaso com 0,4 m3 de volume contém 2,0 kg de uma mistura de água líquida e
vapor em equilíbrio a uma pressão de 600 kPa. Calcular:
a ) o volume e a massa do líquido.
b ) o volume e a massa do vapor.
6. Um conjunto cilindro-pistão, com área de seção transversal igual a 15 cm2 contém um
gás. Sabendo que a massa do pistão é 5 kg e que o conjunto está montado numa
centrífuga que proporciona uma aceleração de 25 m s-2, calcule a pressão no gás. Admita
que o valor da pressão atmosférica é o normal.
7. Qual será a pressão na base de um coluna de fluido de 5 m de altura, com pressão
atmosférica de 101 kPa no topo, se o fluido for
a . água a 20°C?
b. glicerina a 25 °C?
c. óleo leve?
9. Um conjunto cilindro-pistão tem área de seção transversal igual a 0,01 m2. O pistão
tem 101 kg de massa e repousa sobre os batentes, conforme mostrado na Figura abaixo.
Se a pressão Po no ambiente externo é 100 kPa, qual deve ser a mínima pressão na água
necessária para elevar o pistão?
A = 0,01m2
mP = 101 kg
Po = 100 kPa
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10. Um barômetro para medir pressão absoluta mostra uma altura de coluna de mercúrio
de 725 mm. A temperatura é tal que a massa específica do mercúrio é
13.550 kg/m3.
Calcular a pressão no ambiente.
hHg = 725 mm
ρHg =13 550 kg/m3
11. Um conjunto cilindro-pistão vertical, com 150 mm de diâmetro, contém gás neônio a
50 ºC. A massa do pistão é 6 kg e o ambiente, onde está localizado o conjunto, apresenta
pressão igual a 98 kPa. Sabendo que o volume do gás é 4.000 cm3 e que não existe atrito
entre o pistão e o cilindro, calcule a massa de gás.
12. Determine a fase e o volume específico para a água à temperatura de 200ºC e em
cada uma das pressões:
1. 5,0 MPa
2. 1,0 MPa
13. Determine a temperatura e o título (se definido) para a água à pressão de 300 kPa e
para cada um dos volumes específicos:
1. 0,5 m3 kg-1
2. 1,0 m3 kg-1
13. Um vaso hermético contém 0,1 m3 de líquido saturado e 0,9 m3 de vapor saturado de
R-134a em equilíbrio a 30ºC. Determine a porcentagem de vapor na massa total.
Os valores das propriedades para o R-134a são encontrados na Tabela A.5.1 (B.5.1). As
relações massa-volume fornecem então
14. Considere a água como fluido de trabalho e os estados termodinâmicos definidos por:
a ) 120 ºC e 500 kPa; b ) 120 ºC e 0,5 m3/kg. Determine a fase de cada um dos estados
fornecidos utilizando as tabelas do Apêndice A (B) e indique a posição destes estados nos
diagramas p – v, T – v, e p – T.
15. Um tanque com volume interno de 1 m3 contém um gás a 20ºC e 100 kPa. Qual é a
massa contida no tanque se o gás é ar?
16. Determine a fase para os seguintes casos utilizando as tabelas do Apêndice A (B):
b) Água
T = 100 ºC
p = 0,5 MPa
c) Ar (atm)
T = 20 ºC
p = 200 kPa
d) Amônia
T = 170 ºC
p = 600 kPa
17. Verificar se a água, em cada um dos estados abaixo, é um líquido comprimido, um
vapor superaquecido, ou uma mistura de líquido e vapor saturado: 18 MPa, 0,003 m3/kg; 1
MPa, 20ºC; 0,1 MPa, 0,1 m3/kg; 50 ºC, 0,3 m3/kg; -20ºC, 200 kPa; 2 MPa, 0,012 m3/kg.
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18. Considere a água como fluido de trabalho. Construa uma tabela que apresente os
valores da pressão, temperatura, volume específico e titulo (se aplicável) para os seguintes
estados:
a)
0,5 MPa e 20 ºC;
b)
500 kPa e 0,20 m3 kg-1;
c)
1400 kPa e 200 ºC;
d)
300 ºC e x = 0,80
19. Considere os quatro estados definidos no Problema 5. Construa os diagramas p – v e
T – v da água e posicione esses estados nos diagramas.
20. Determine a fase e o volume específico para as seguintes condições:
a ) Água
T = 275 ºC
p = 5 MPa
b ) Água
T = - 2 ºC
p = 100 kPa
21. Determine a fase, o título (se aplicável) e a propriedade que falta (p ou T) para os
seguintes casos:
v = 0,5 m3/kg
a ) Água
T = 120 ºC
b ) Água
p = 100 kPa v = 1,8 m3/kg
c ) Água
T = 263 K
v = 200 m3/kg
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