TERMODINÂMICA APLICADA BC1309

LISTA DE EXERCÍCIOS 1 – Prof. Reynaldo Palacios

PROPRIEDADES DAS SUBSTÂNCIAS PURAS – GÁS IDEAL (Fonte: VanWylen et al. 2003, 6° Ed.;

Cengel e Boles 2001, 3° Ed.)

1. Complete as seguintes tabelas

Para H2O

T, °C P, kPa v, m3/kg Descrição da fase

50 4,16

200 Vapor saturado

250 400

110 600

Para o fluido refrigerante R-134ª

T, °C P, kPa h, kJ/kg x Descrição da fase

201,7 280

-20 0,85

5 100

300 410

70 1

2. Um tanque rígido de 1,8m3 contém vapor a 220°C. A terceira parte do volume esta na

fase líquida enquanto o resto está na fase vapor. Determine (a) a pressão do vapor, (b)

o título e (c) o volume específico da mistura.

3. Um dispositivo cilindro êmbolo contém 0,85 kg de refrigerante R134a a 10°C. O

êmbolo, sem atrito possui uma massa de 12 kg e tem um diâmetro de 25 cm. A

pressão atmosférica local é 88 kPa. Calor é transferido para o refrigerante até que sua

temperatura atinge 15°C. Determine (a) a pressão final, (b) a variação do volume do

refrigerante e (c) a variação da entalpia do refrigerante. (d) Mostre o processo em um

diagrama P-v.

4. Um vaso de pressão rígido e selado é destinado ao aquecimento de água. O volume do

vaso é 1m3 e contém inicialmente 2 kg de água a 100°C. Qual deve ser a regulagem da

válvula de segurança (pressão de abertura) de modo que a temperatura máxima da

água no tanque seja igual a 200°C.

5. Um recipiente contém nitrogênio líquido a 100 K e apresenta área de secção

transversal igual a 0,5 m2. Devido à transferência de calor ao nitrogênio, parte do

líquido evapora e em 1 hora o nível de líquido no recipiente baixa 30 mm. O vapor que

deixa o recipiente passa através de um aquecedor e sai a 500 kPa e 260 K. Calcule a

vazão de volume do gás descarregado do aquecedor.

6. Um reservatório rígido contém vapor de água a 300°C e uma pressão desconhecida.

Quando o reservatório é arrefecido até 180°C, o vapor inicia a condensação.

Determine a pressão inicial do reservatório.

7. Um tanque com volume interno de 1m3 contém um gás a 20°C e 100 kPa. Qual é a

massa contida no tanque se o gás é: a)ar, b)Ne ou c) propano?

Considerando que o gás é ar (opção a) qual será a pressão final se é aquecido até a

temperatura de 45°C? Calcule também a variação de energia interna específica, de

entalpia específica e de volume.

8. Inicialmente um tanque rígido com volume de 1 m3, contém N2 a 0,6 MPa e 400 K.

Suponha que ocorra um vazamento de 0,5 kg de N2 para a atmosfera. Sabendo que a

temperatura do N2 no tanque após o vazamento é 375 K, determine a pressão no

tanque no estado final desse processo.

9. Um tanque contém ar a 1 MPa e 20°C e é utilizado para encher um balão que

inicialmente está murcho. O diâmetro do balão cheio é igual a 2m. Nesta condição, a

pressão e a temperatura do ar no balão são respectivamente iguais a 200 kPa e 20°C.

Determine a massa de ar contido no balão cheio e o volume mínimo no tanque de

modo que o processo de enchimento tenha sucesso. Admita que a temperatura do ar

no tanque é sempre igual a 20°C e que a pressão do ar no balão e linearmente

proporcional ao diâmetro do balão.

10. Um reservatório de 1m3 contendo ar a 25°C e 500 kPa esta ligado através de uma

válvula a outro contendo 5 kg de ar a 35°C e 200 kPa. Abre-se a válvula e deixa-se o

sistema total atingir o equilíbrio térmico com a vizinhança que está a 20°C. Determine

o volume do segundo reservatório e a pressão final de equilíbrio.

AR

V=1m3

T=25°C

P=500 kPa

AR

M=5 kg

T=35°C

P=200 kPa