Sistemas Trmicos II 1. Lista de Exerccios Reviso de conceitos

1 - (a) Uma amostra de 1,00 mol H20(g) condensado isotermicamente e reversivelmente a gua lquida a 100C. A entalpia de vaporizao padro da gua a 100C 40.656 kJ mol-1. Encontre w, q, U, e H para este processo.

2 Um sistema composto de oxignio lquido em equilbrio com vapor de oxignio. Quantas fases esto presentes? O sistema submetido a um processo durante o qual uma parcela de lquido vaporizada. O sistema pode ser considerado como uma substncia pura durante o processo? Explique.

3 Um sistema constitudo de gua lquida submetido a um processo. Ao fim do processo, uma parcela de gua lquida solidificou e o sistema contm gua lquida e gelo. O sistema pode ser considerado uma substncia pira durante o processo? Explique.

4 Um gs ocupando um volume de 25 ft3 pesa 3,5 lbf na Lua, onde a acelerao de gravidade 5,47 ft/s2. Determine seu peso, em lbf e a massa especfica em lb/ft3, em Marte, onde g=12,86 ft/s2.

5 Um sistema consiste em ar em uma montagem pisto-cilindro, inicialmente a p1=20 lbf/in2, e ocupa um volume de 1,5 ft3. O ar comprimido para p2=100 lbf/in2 e o volume final de 0,5 ft3. Durante o processo, a relao entre a presso e o volume linear. Determine a presso, em lbf/in2, em um estado intermedirio onde o volume de 1,2 ft3 e esboce o processo em um grfico de presso vs volume.

6 Ar est contido em um tanque rgido bem isolado com um volume de 0,6 m3. Uma roda de ps no tanque transfere energia para o ar a uma taxa constante de 4 W por 1h. A massa especfica inicial do ar de 1,2 kg/m3. Se no ocorrerem variaes nas energias cintica e potencial, determine: a) o volume especfico no estado final, em m3/kh; b) a transferncia de energia por trabalho, em kJ; c) a variao na energia interna especfica do ar, em kJ/kg.

7 Uma substancia escoa atravs de um tubo de 1 in de dimetro com uma velocidade de 30 ft/s em uma determinada posio. Determine a vazo mssica, em lb/s, se a substancia for: a) gua a 30 lbf/in2, 60 F; b) ar como gs ideal a 100 lbf/in2, 100 F;

8 Ar entra num ventilador de 0,6m de dimetro a 16C, 101 kPa e descarregado a 18C, 105 kPa, com uma vazo volumtrica de 0.35 m3/s. Considerando o comportamento de gs ideal, determine para a operao em estado estacionrio: a) a vazo mssica do ar, em kg/s; b) a vazo volumtrica do ar na entrada, em kg/s; as velocidades de entrada e sada, em m/s.

9 Ar entra em um difusor isolado operando em estado estacionrio com uma presso de 1 bar, uma temperatura de 57C e uma velocidade de 200 m/s. Na sada, a presso de 1,13 bar e a temperatura 69C. Os efeitos de energia potencial podem ser desprezados. Utilizando o modelo de gs ideal com um calor especfico cp constante calculado na temperatura de entrada, determine: a) a razo entre a rea de sada do escoamento e a rea de entrada do escoamento b) a velocidade de sada, em m/s

10 A figura abaixo mostra os dados para uma regio do duto de um sistema de ventilao operando em estado estacionrio. Ar escoa atravs dos dutos com transferncia de calor desprezvel para a vizinhana e a presso bem prxima de 1 atm. Determine a temperatura do ar na sada, em F, e o dimetro de sada, em ft.

11 Ar escoa como um gs ideal atravs do arranjo de turbina e trocador de calor mostrado na figura. Os dados para as duas correntes de escoamento so mostrados na figura. A transferncia de calor para a vizinhana pode ser desprezada, assim como todos os efeitos de energia cintica e potencial. Determine T3, em K, e a potencia de sada da segunda turbina, em kW, em estado estacionrio.

12 Um ciclo de potencia reversvel cuja eficincia trmica de 50% opera entre um reservatrio a 1800K e um reservatrio a baixa temperatura T. Determine T, em K.

13 Um inventor afirma ter desenvolvido um dispositivo que executa um ciclo de potencia, que operando entre reservatrios a 900 e 300 K, possui uma eficincia trmica de a) 66%, b) 50%. Avalie essa afirmao para cada caso.

14 Determine a potencia mnima terica, em Btu/s, necessria para um refrigerador em estado estacionrio manter uma amostra criognica a -195F em um laboratrio a 70F, se a energia escapa da amostra por transferncia de calor para a vizinhana a uma taxa de 0,0085 BTu/s.

15 Atravs do fornecimento de energia a uma taxa media de 21,100 kJ/h, uma bomba de calor mantm a temperatura de uma residncia em 21C. Se o custo da eletricidade de 8 centavos por kW.h, compare o custo de operao real com o custo mnimo terico para um dia de operao se a bomba de calor recebe energia por transferncia de calor de: a) ar externo a -5C; b) continer de gua a 8C.