8/17/2019 Lista 01 - Propriedades de Uma Substância Pura

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 Centro Universitário de Belo Horizonte 

INSTITUTO DE ENGENHARIA E TENOLOGIA –  IET 

Curso:  Engenharia Química  

Disciplina: Termodinâmica Clássica

Professor: Rabigdonataro Rodrigues Costa Lista de Exercícios 01 

Aluno: Assunto: Propriedades de uma Substância Pura

1) Complete a tabela seguinte para a água:

P (kPa) T (°C) v (m³/kg) x Estado

500 20

500 0,2

1400 200

300 0,8

2) A figura mostra um conjunto cilindro-pistão

sobre o qual se exerce a força decorrente da pressão

atmosférica e a força proveniente de uma molalinear. Inicialmente o conjunto contém 0,1 m³ de

água a 5 MPa e 400°C. Se o pistão está encostado

no fundo do cilindro, a mola exerce uma força tal

que é necessária uma pressão d 200 kPa para

movimentar o pistão. O sistema é então resfriado

até que a pressão atinja 1200 kPa. Calcule:

a) a massa de água contida no conjunto.R = 1,73 kg

 b) a temperatura no estado final. R = 188°C

c) o volume no estado final. R = 0,01204 m³ / kg

d) Mostre o diagrama no processo P  –  v.

3) Considere os dois tanques A e B conectados com

uma tubulação com válvula. A capacidade de cada

tanque é de 200 L e o tanque A contém R-410a a

25°C, sendo 10% de líquido e 90% de vapor, em

volume, enquanto o tanque B está evacuado.

A válvula que liga os tanques é então aberta e vapor

saturado sai de A até que a pressão em B se torne

igual a pressão em A. Nesse instante a válvula é

fechada. Esse processo ocorre lentamente, de modo

que todas as temperaturas permanecem constantes e

iguais a 25°C durante o processo. Determine avariação de título que ocorre no tanque A durante o

 processo. R = 0,283 

4) Um conjunto cilindro pistão com mola contém

água a 500°C e 3 MPa. A pressão está relacionada

com o volume interno do conjunto por meio darelação P = CV . A água é então resfriada até que se

atinja o estado de vapor saturado. Esboce o

 processo em um diagrama P –  v e calcule a pressão

no final do processo. R = 2270 kPa

5) Incialmente o conjunto cilindro-pistão mostrado

na figura abaixo contém 1 L de água a 105°C e com

título igual a 85%. O conjunto é aquecido e o pistão

se movimenta e encontra uma mola linear. O

volume interno do conjunto é 1,5 L nesse instante.

O aquecimento continua até que a pressão atinja200 kPa. Sabendo que o diâmetro do pistão é

150 mm e que a constante de mola é 100 N/mm,

qual a temperatura da água no final do processo?

R = 641°C

6) Um conjunto cilindro-pistão contém amônia. A

força externa que atua sobre o pistão é proporcional

ao volume confiando elevado ao quadrado.

Inicialmente o volume da câmara é de 5 L, a

temperatura é de 10°C e o título igual a 90%. Uma

válvula no cilindro é aberta e amônia escoa paradentro da câmara até que a massa contida no

conjunto se torne igual ao dobro da inicial.

Sabendo-se que a nova pressão na câmara é igual

1,2 MPa, qual a temperatura no final do processo?

R = 70,9°C

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7) Determine a pressão do R-134a superaquecido a

13°C e v = 0,3 m³ / kg. R = 84,5 kPa

8) Um arranjo cilindro-pistão contém 0, 85 kg de

refrigerante R-134a a  –  10°C. 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 R-134a até que atinja uma temperatura

de 15°C. Determine:

a) a pressão final.

 b) a variação do volume do cilindro.

c) Mostre o processo em um diagrama P  –  v

incluindo as linhas de saturação.

9) Um arranjo cilindro-pistão contém 0,1 m³ de

água líquida e 0,9 m³ de vapor de água em

equilíbrio a 800 kPa. Calor é transferido a pressão

constante até que a temperatura atinja 350° C.

a) Qual a temperatura inicial da água?

 b) Determine a massa total da água.

c) Calcule o volume final.d) Mostre o processo em um diagrama P  –  v

incluindo as linhas de saturação.

10) Um arranjo cilindro-pistão contém inicialmente

vapor de água a 3,5 MPa com superaquecimento de

5°C. Em seguida, o vapor de água perde calor para

a vizinhança e o pistão desce, atingindo um

conjunto de batentes. Nesse ponto o cilindro contém

água líquida saturada. O resfriamento continua até

que o cilindro contenha água a 200°C. Determine:

a) a temperatura inicial. R = 247,6 °C

 b) a pressão final. R = 1555 kPa 

c) o título, caso seja mistura. R = 0,0006

d) Mostre o processo em um diagrama P  –  v

incluindo as linhas de saturação.

 Gás Ideal :11) Um tanque rígido com volume de 1 m³ contém

 propano a 100 kPa e 300 K e está conectado, por

meio de uma tubulação com válvula, o outro tanque

com volume de 0,5 m³, que contém propano a

250 kPa e 400 K. A válvula é aberta e espera-se até

que a pressão se torne uniforme a 325 K. Determine

a pressão no final desse processo. R = 139,9 kPa 

12) Um tanque rígido com volume interno de 1 m³

contém ar a 1 MPa e 400 K. o tanque está conectado

a uma linha de ar comprimido conforme figura

abaixo. A válvula é então aberta e o ar escoa para o

tanque até que a pressão no tanque atinja 5 MPa,

quando então a válvula é fechada e a temperatura do

ar no tanque é 450 K.

a) Qual a massa de ar antes e depois do processo?

Antes = 8,711 kg Depois = 38,715 kg

 b) Quando o tanque for resfriado até a temperatura

ambiente de 300 K, qual será a pressão no seu

interior? R = 3,33 kPa

13) Um cilindro possui um pesado pistão

inicialmente contido por um pino como mostra a

figura abaixo. O conjunto cilindro contém dióxidode carbono a 200 kPa e à temperatura ambiente,

290 K. O material do pistão tem massa específica

igual a 8000 kg/m³ e a pressão ambiente é igual a

101 kPa. O pino então é removido e espera-se que a

temperatura no gás atinja a temperatura no

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ambiente. Qual a nova posição do pistão?

R = 133 kPa

O pistão encosta nos esbarros? R = sim 

14) O manômetro de um tanque de oxigênio de2,5 m³ indica 500 kPa. Determine a quantidade de

oxigênio no tanque se a temperatura for de 28°C e a

 pressão atmosférica for de 97 kPa.

R = 19,08 kg

15) Um tanque de 1 m³ contendo ar a 25°C e 500

kPa está conectado por meio de uma válvula a um

outro tanque contendo 5 kg de ar a 35°C e 200 kPa .

A válvula é aberta, e todo sistema atinge equilíbrio

térmico com a vizinhança, que está a 20°C.

Determine o volume do segundo tanque e a pressão

de equilíbrio final do ar.

16) Um tanque rígido contém um gás ideal a

300 kPa e 600 K. Em seguida, metade do gás é

retirado do tanque e ao final do processo o gás

encontra-se a 100 kPa. Determine:

a) a temperatura final do gás. R = 400 K

 b) a pressão final se nenhuma massa tivesse sido

retirada do tanque e a mesma temperatura final do

tanque tivesse sido atingida ao final do processo.

R = 200 kPa 

17) Um tanque rígido de 0,5 m³ contém hidrogênio

a 20°C e 600 kPa está conectado por meio de uma

válvula a outro tanque rígido de 0,5 m³ que contém

hidrogênio a 30°C e 150 kPa. A válvula é aberta e o

sistema tinge um equilíbrio térmico com a

vizinhança que está a 15°C. Determine a pressão

final do tanque. R = 365,8 kPa