Anderson HR Ferreira 4º LISTA DE EXERCÍCIOS Instruções

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TERMODINÂMICA I
1º SEMESTRE DE 2015
Docente: Anderson H.R. Ferreira
4º LISTA DE EXERCÍCIOS
Instruções:
Tenha sempre em mãos uma Calculadora Científica, pois a mesma será utilizada
exaustivamente no curso de TERMODINÂMICA I. Logo no início do curso será feita
uma revisão de algumas operações imprescindíveis com o uso da calculadora.
UNIDADE IV – Balanço de energia de Sistema fechados
Exercício 1
Um tanque rígido de 0,5 [m3] contém refrigerante 134-a inicialmente a 160 [kPa] e
título de 40%. Calor é então transferido para o refrigerante até que a pressão atinja 700
[kPa]. Baseado nessas informações, determine:
a) A massa do refrigerante no tanque
b) A quantidade de calor transferido. Mostre, também, o processo em um diagrama
p-V que inclua as linhas de saturação
Resp:
a) 10.03 [kg]
b) 2707 [kJ]
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Exercício 2
Um tanque rígido bem isolado contém 5 [kg] de uma mistura saturada de líquido
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e vapor d’água a 100 [kPa]. Inicialmente, 4 da massa estão na fase líquida. Um resistor
elétrico colocado no tanque é conectado a um fonte de 110 [V] e uma corrente de 8 [A]
flui pelo resistor quando o interruptor é ligado como mostra a Figura 1:
Figura 1
Determine quanto tempo levará para evaporar todo o líquido do tanque. Mostre também
o processo em um diagrama T-V que incluam as linhas de saturação.
Resp:
∆𝑡 = 9186 [𝑠]
Exercício 3
Uma sala de 4[m] x 5[m] x 6 [m] deve ser aquecida por um aquecedor elétrico.
Deseja-se que o aquecedor tenha capacidade para elevar a temperatura do ar na sala de 7
[ºC] para 23 [ºC] em 15 [min]. Admitindo que não há perdas de calor da sala e uma
pressão atmosférica de 100 [kPa], determine a potência necessária do aquecedor.
Considere o calores específicos constantes à temperatura ambiente.
Resp:
1,91 [kW]
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Exercício 4
Uma sala de 4 [m] X 5 [m] X 7 [m] é aquecida pelo radiador de um sistema de
aquecimento a vapor conforme a Figura 2:
Figura 2
O radiador a vapor transfere calor a uma taxa de 10.000 [kJ/h] e é usado um ventilador
de 100 [W] para distribuir o ar aquecido na sala. A taxa com a qual o calor é perdido da
sala é estimada em cerca de 5000 [kJ/h]. Se a Temperatura inicial do ar da sala for de 10
[ºC], determine quanto tempo levará para que a Temperatura dor ar atinja 20[ºC].
Considere calores específicos constantes à temperatura ambiente.
Resp:
∆𝑡 = 831 [𝑠]
Exercício 6
Considere um ferro elétrico de 1000 [W] cuja base é feita de liga de Alumínio
2025-T8 (𝜌 = 2650
𝑘𝑔
𝑚3
𝐽
𝑒 𝐶𝑃 = 875 𝑘𝑔∙℃) com a espessura de 0,8 [cm], a placa da base
tem uma superfície de 0,02 m2 como mostra a Figura 3:
Figura 3
Inicialmente o ferro está em equilíbrio térmico com o ar ambiente a 35 [ºC]. Considerando
que 68,5% do calor gerado nos fios da resistência é transferido para a placa, determine o
tempo mínimo necessário para a Temperatura da placa atingir 158 [ºC]
∆𝑡 ≅ 66,62 [𝑠]
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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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