TermoEmp(2020) - Prova 3 - gabarito (1)

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Curso de Engenharia Mecânica Empresarial
(FURG – Escola de Engenharia)
Disciplina: 04269 – Termodinâmica – Turma C
Professor: Jeferson Avila Souza – Data: 09/abr/2021 – 20:40h – Prova 3
Nome: ____________________________________________ n° __________
Definições:
A = número de matrícula.
A3 = os três últimos dígitos do número de matrícula.
A2 = os dois últimos dígitos do número de matrícula.
A1 = o último dígito do número de matrícula.
Questão 1: (2,0 pontos) Um compressor opera adiabaticamente com refrigerante R-134a em regime 
permanente. Na entrada é admitido vapor saturado a -A1 ºC (note que é negativo!) e na saída este é 
descarregado a 8 bar. Determine:
a) o mínimo trabalho teórico, em kJ/kg, e a respectiva temperatura na saída do compressor;
b) a eficiência isentrópica para o caso onde a temperatura na saída é A/1000 ºC.
Despreze as variações de energia cinética e potencial.
ATENÇÃO: como os dados do problema variam com o número de matrícula, poderão ser encontrados valores 
muito pequenos ou muito grandes da eficiência isentrópica.
Questão 2: (2,0 pontos) Um tanque rígido contendo oxigênio está inicialmente a 27 ºC e A/1000 kPa. Energia 
é transferida para o tanque a partir de um reservatório à 1350 ºC até que a temperatura do oxigênio atinja (A3 +
100) ºC. Determine:
a) a calor transferido em kJ/kg;
b) a entropia gerada no processo em kJ/kg K.
Utilize o modelo de gás ideal e desconsidere a variação das energias cinética e potencial.
Questão 3: (2,0 pontos) Uma máquina térmica opera segundo o ciclo de Carnot e utiliza água como fluido de 
trabalho. Calor é transferido para água a 640 ºF fazendo a água mudar da condição de líquido saturado para a 
condição de vapor saturado. Calor é então rejeitado para o ambienta à temperatura de A/1000 ºF.
a) esboce o ciclo em um diagrama T-s;
b) calcule o trabalho líquido do ciclo em Btu/lb;
c) calcule o rendimento térmico deste ciclo.
Questão 4: (2,0 pontos) Uma máquina térmica opera entre dois reservatórios. O reservatório quente está a TH =
200 ºC e troca QH = A/100 kW com a máquina térmica. O reservatório frio está a TC = 15 ºC e troca QC = A3 
kW com a máquina térmica. Pergunta-se:
a) esta máquina pode operar com um ciclo de potência? Se sim, qual potência produzida. Explique a sua 
resposta;
b) esta máquina pode operar como um ciclo de refrigeração? Se sim, qual a potência consumida. 
Explique a sua resposta;
c) esta máquina pode operar como uma bomba de calor? Se sim, qual a potência consumida. Explique a 
sua resposta;
Questão 5: (2,0 pontos) Um trocador opera com dois fluidos de trabalho: amônia e ar. A corrente de amônia 
opera a pressão constante de 2,5 bar, vazão de 0,7 kg/s, entrando com título de 40 % e saindo com temperatura 
A2/3. A vazão de ar é 3 kg/s e o mesmo entra a 12 ºC 101 kPa e sai a 27 ºC e 90 kPa. Assuma que as variações 
de energia cinética e potencial são desprezíveis e que o sistema opera em regime permanente. Determine:
a) o calor trocado como a vizinhança;
b) assumindo que a troca de calor com a vizinhança ocorre a 25 ºC, determine a taxa de geração de 
entropia do sistema.