exercicios trabalho e calor

5/24/2018 Exercicios Trabalho e Calor

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DISCIPLINA: TERMODINMICA

PROF. MAURICIO ALVAREZ MUOZ

LISTA DE EXERCICIOS


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EXERCICIO 1UM RECIPIENTE FECHADO DE 5 M3DE VOLUME CONTEM 0,05 M3 DE AGUA LIQUIDASATURADA EM EQUILIBRIO COM VAPOR SATURADO A 0,1 Mpa. CALCULE O TRABALHODO SISTEMA, PARA HAVER S VAPOR SATURADO NO SEU INTERIOR. REPRESENTAR NODIAGRAMA P-V-T E T-V-P O PROCESSO.

EXERCICIO 2

INICIALMENTE UMA AMOSTRA DE GUA SE ENCONTRA A 120O

C E APRESENTA TTULOIGUAL A 25%. A TEMPERATURA NA AMOSTRA AUMENTADA PARA 140OC EM UMPROCESSO ONDE O VOLUME CONSTANTE. DETERMINE A PRESSO E O TTULO NOESTADO FINAL DESSE PROCESSO. REPRESENTAR NO DIAGRAMA P-V-T E T-V-P OPROCESSONO EXERCICIO O TITULO REFERE-SE A QUANTIDADE DE VAPOR NA MISTURA, OU SEJA

Y.RESPOSTAP2= 362 KPAY2= 0,438


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EXERCICIO 3VAPOR DE GUA INICIALMENTE A 4,0 MPA E 300 OC (ESTADO 1) EST CONTIDO EM UMCONJUNTO MBOLO - CILINDRO. A GUA ENTO RESFRIADA A VOLUME CONSTANTEAT SUA TEMPERATURA ALCANAR 200 OC (ESTADO 2). A SEGUIR A GUA COMPRIMIDAISOTERMICAMENTE AT UM ESTADO ONDE A PRESSO DE 2,5 MPA (ESTADO 3).

A) DETERMINE O VOLUME ESPECFICO NOS ESTADOS 1, 2 E 3, EM M3 / KG E O TTULO NOESTADO 2 SE O ESTADO 2 FOR DE VAPOR MIDO.B) LOCALIZE OS ESTADOS 1, 2 E 3 E ESQUEMATIZE OS PROCESSOS EM UM DIAGRAMA T- VE P- V. RESPOSTAConhecido:

O estado inicial P= 40 bar e T= 300 oC e os processos subseqentes

a-1) da tabela de vapor saturado para a gua na presso de 40 bar a correspondente

temperatura de saturao 250,4 oC. Assim a gua a 40 bar e 300 oC est

superaquecida. Da tabela de vapor superaquecido temos v1 = 0,05884 m3/kg

a-2) Para determinarmos o estado 2 temos o volume especfico que igual ao volume

especfico do estado 1, v2 = 0,05884 m3 /kg e a temperatura de 200 oC da tabela de vapor

saturado, para a temperatura de 200 oC, a respectiva presso de saturao 15,54 bar. O

volume especfico do lquido saturado vale; v2L = 0,0011565 m3/kg e do vapor saturado

seco, v2v = 0,1274 m3/kg. Como o volume especfico do estado 2 est entre o volume

especfico do lquido e do vapor saturado, ento inferimos que o estado 2 de vapor

mido. Nos dois diagramas, o processo de 1 2 indicado atravs de uma linha

vertical desde o estado 1 at o estado 2 cuja temperatura de 200 oC e a presso de

15,54 bar, na regio de vapor mido.


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a-3) O estado 3 cuja presso de 25 bar a temperatura a mesma do estado 2, 200

oC. Como a presso, 25 bar maior que a presso de saturao correspondente podemos

facilmente inferir do diagrama T x v que o estado de lquido comprimido. O processo de 2

3 est indicado nas figuras do item b).

a-4) O volume do estado 1 e 2 so iguais, e seu valor lido da tabela de vapor

superaquecido, 0,05884 m3/kg. O volume especfico do estado 3 deve ser obtido em umatabela de lquido comprimido, cujo valor , v3 = 0,0011555 m3/kg ou de forma

aproximada, de uma tabela de saturao na temperatura de 200 oC, independentemente

da presso de saturao correspondente, que v3 = 0,0011565 m3/kg.

a-5) O ttulo no estado 2 obtido usando as relaes matemticas entre ttulo e

volume especfico, como j mostrado anteriormente, assim:

b) Representao dos estados e dos processos nos planos T x v e P x v


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EXERCCIO 4INICIALMENTE UMA AMOSTRA DE GUA SE ENCONTRA A 200 KPA E APRESENTA TTULO

IGUAL A 25%. A TEMPERATURA NA AMOSTRA AUMENTADA DE 20OC EM UMPROCESSO ONDE A PRESSO CONSTANTE. DETERMINE O VOLUME E O TTULO NOESTADO FINAL DESSE PROCESSO.FAZER O DIAGRAMA P-V-T E T-V-P DO PROCESSOO TITULO NO EXERCCIO REFERE-SE A QUANTIDADE DE VAPOR NA MISTURAASSIM VESPECIFICO 2 = 0,9355 E O VAPOR NO FINAL SUPERAQUECIDO

EXERCCIO 5UM TANQUE RGIDO CONTM 10 KG DE GUA A 90C DOS QUAIS 8 KG ESTO NA FASELQUIDA.CALCULE:a. A PRESSO NO TANQUE (RESPOSTA: 70,14 KPA)

b. O VOLUME DO TANQUE (RESPOSTA: 4, 73 M3)c. FAZER O DIAGRAMA P-V-T E T-V-P DO PROCESSO


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EXERCCIO 6

VAPOR SUPERAQUECIDO A 1 MPA E 300C ARREFECIDO A VOLUME CONSTANTEAT 150C.CALCULE:A. PRESSO FINAL (RESPOSTA: P=0,476 MPA)B. O TITULO ( RESPOSTA Y:=0,65)C. FAZER O DIAGRAMA P-V-T E T-V-P DO PROCESSO

EXERCCIO 7DOIS TANQUES RGIDOS INDEPENDIENTES A E B, DE 4 L E 400 L, RESPECTIVAMENTE,CONTM CADA 2 KG DE GUA LQUIDA EM EQUILIBRIO COM SEU VAPOR A 50C.AQUECE-SE LENTAMENTE A GUA DE CADA TANQUE AT HAVER UMA S FASE.

DETERMINE QUAL A FASE, LIQUIDA OU VAPOR, EM QUE SE ENCONTRA A GUA NOESTADO FINAL EM CADA TANQUE.

RESPOSTA:VTANQUE1 FINAL= 0,0020 < VC FASE FINAL LIQUIDOVTANQUE2 FINAL= 0,200 > VC FASE FINAL VAPOR


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EXERCICIO 8

UM CONJUNTO CILINDRO-PISTO CONTM, INICIALMENTE VAPOR DGUA SATURADOA 200 KPA. NESTE ESTADO, A DISTNCIA ENTRE O PISTO E O FUNDO DO CILINDRO 0,1 M. DETERMINE ESTA DISTNCIA SE A TEMPERATURA DA GUA FOR ALTERADA PARA200 OC. REPITA O PROBLEMA ADMITINDO QUE A TEMPERATURA FINAL FOI ALTERADAPARA 100OC. ADMITA QUE O PROCESSO OCORRA PRESSO CONSTANTE.X2 = 0,12 M PARA T = 200 C

EXERCICIO 9Dez kg de uma mistura bifsica lquido-vapor de metano (CH4) encontram-se a 160 K em um tanque de 0,3 m. Determine o ttulo da mistura, se osvalores dos volumes especficos para lquido e vapor saturados do metano

a 160 K so vf = 2,97 x 10-3 m3/kg e vg = 3,94 x 10-2 m3/kg,respectivamente.Y = 0.74


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EXERCICIO 10

A GRADE PRETA ATRS DE UM REFRIGERADOR TEM A TEMPERATURA DA

SUPERFCIE IGUAL A 35C E UMA SUPERFCIE TOTAL DE 1M2. A TRANSFERNCIADE CALOR PARA O AMBIENTE A 20C SE D COM UM COEFICIENTE DE

TRANSFERNCIA DE CALOR MDIO CONVECTIVO DE 15W/M2K. QUANTO DE

ENERGIA PODE SER REMOVIDA DURANTE 15 MINUTOS DE OPERAO?

Q hA T

2

2

15 /

1

35 20 15 15o

h W m K

A m

T C K

225 225J

Q Ws

15min 900t s

202,5Q kJ


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EXERCICIO 11VAPOR ACONDICIONADO EM UM TANQUE RGIDO E FECHADO. INICIALMENTE, APRESSO E A TEMPERATURA DO VAPOR SO 15 BAR E 240C. A TEMPERATURA CAI COMO

RESULTADO DA TRANSFERNCIA DE CALOR PARA A VIZINHANA. DETERMINE A PRESSOPARA A QUAL OCORRE O INCIO DA CONDENSAO, EM BAR, E AFRAO DA MASSA TOTAL CONDENSADA QUANDO A TEMPERATURA ALCANA 100C.QUAL PERCENTAGEM DE VOLUME OCUPADA PELO LQUIDO SATURADO NO ESTADOFINAL? RESPOSTA: 0,642%.

EXERCICIO 12VAPOR D'GUA AQUECIDO EM UM TANQUE RGIDO FECHADO DO ESTADO DE VAPORSATURADO A 160C PARA UMA TEMPERATURA FINAL DE 400C. DETERMINE AS PRESSESINICIAL E FINAL, EM BAR, E ESBOCE O PROCESSO EM DIAGRAMAS T-V E P-V.PRESSO INICIAL = 617 KPAPRESSO FINAL = 998,4 KPA


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EXERCICIO 13UM TANQUE, CUJO VOLUME DE 0,053 M3, CONTM FREON 12, (R-12) A 40 OC.O VOLUME INICIAL DE LQUIDO NO TANQUE IGUAL AO VOLUME DE VAPOR. UMAQUANTIDADE ADICIONAL DE FREON - 12 FORADA PARA DENTRO DO TANQUE ATQUE A MASSA TOTAL DENTRO DO TANQUE ATINJA 45 KG. PEDE-SE;

a) QUAL O VOLUME FINAL DE LQUIDO NO TANQUE ADMITINDO-SE QUE ATEMPERATURA SEJA DE 40 OC? VFINAL = 0,035 M3

B) QUE QUANTIDADE DE MASSA FOI ADICIONADA AO TANQUE? M = 10,6845 KG

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