Lista II - Termodinâmica

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Lista II – Termodinâmica I 
 
01. A água do Rio Niágara se aproxima das cataratas a uma velocidade de 8 km / h. As 
Cataratas do Niágara têm aproximadamente 55 m Alto. Negligenciando a resistência do 
ar, estime a velocidade de a água no fundo das quedas. (𝑣 = 118,51 𝑘𝑚/ℎ) 
02. a) Um quilograma de vapor contido em uma horizontal o pistão e o cilindro sem fricção 
são aquecidos a uma pressão constante de 1,013 bar de 125◦C a tal temperatura que seu 
volume dobra. Calcule a quantidade de calor que deve ser adicionada para realizar isso 
mudança, a temperatura final do vapor, o trabalho o vapor faz contra seu entorno, e a 
energia interna e as mudanças de entalpia do vapor para este processo (𝑊 = −181,6 𝑘j) 
b) Repita o cálculo da parte (a) se o aquecimento ocorrer em um volume constante até 
uma pressão duas vezes a pressão inicial (𝑄 = 611,6 𝑘j) 
c) Repita o cálculo da parte (a) assumindo que o vapor é um gás ideal com um calor de 
pressão constante capacidade de 34,4 J / mol K (𝑊 − 183,9 𝑘j) 
d) Repita o cálculo da parte (b) assumindo que o vapor é um gás ideal como na parte (c) 
(𝑄 = 577,0 𝑘j) 
03. Água em um tambor de metal aberto deve ser aquecida da sala temperatura (25◦C) a 80◦C 
adicionando vapor lentamente o suficiente para que todo o vapor se condense. O tambor 
inicialmente contém 100 kg de água e o vapor é fornecido a 3,0 bar e 300◦C. Quantos quilos 
de vapor devem ser adicionados de modo que a temperatura final da água em o tanque está 
exatamente 80◦C? Negligencie todas as perdas de calor de a água neste cálculo. (∆𝑀 = 8,41 
𝑘j) 
04. Um tanque não condutor de capacidade de calor insignificante e O volume de 1 m3 é 
conectado a uma tubulação contendo vapor a 5 bar e 370◦C, preenchido com vapor a uma 
pressão de 5 bar e desconectado da tubulação. 
 a) Se o tanque for inicialmente evacuado, quanto vapor é no tanque no final do processo 
de enchimento, e o que é a temperatura dele? (𝑀 = 1,3228 𝑘𝑔 , 𝑇 = 548℃) 
 b) Se o tanque inicialmente contém vapor a 1 bar e 150◦C, quanto vapor está no tanque 
no final do o processo de enchimento, e qual é a sua temperatura? (∆𝑀 = 1,04 𝑘𝑔 , 𝑇~426℃) 
 
05. O tanque de mistura mostrado aqui contém inicialmente 50 kg de água a 25◦C. De repente, 
as duas válvulas de entrada e a válvula de saída única é aberta, de modo que duas válvulas de 
água fluxos, cada um com uma taxa de fluxo de 5 kg / min, fluem para o tanque, e um único 
fluxo de saída com uma taxa de fluxo de 10 kg / min sai do tanque. A temperatura de uma 
entrada do fluxo é de 80 ° C e a da outra é de 50 ° C. O tanque é bem misturado, de modo que 
a temperatura do fluxo de saída é sempre a mesma que a temperatura do água no tanque. 
 
a) Calcule a temperatura de estado estacionário que será finalmente obtida no tanque 
(𝑇 = 65℃) 
b) Desenvolva uma expressão para a temperatura do fluido no tanque a qualquer 
momento. (𝑇 = 65 − 40𝑒 −𝑡/5 (t em minutos e T em oC) 
06. a) Uma turbina adiabática expande o vapor de 500◦C e 3,5 MPa a 200◦C e 0,3 MPa. Se a 
turbina gera 750 kW, qual é a vazão do vapor pela turbina? (M = 4,613𝑥103 𝑘𝑔/ℎ) 
b) Se houver uma quebra do isolamento térmico em torno do turbina permite uma perda de calor 
de 60 kJ por kg de vapor, e o vapor de saída está a 150 °C e 0,3 MPa, qual será a potência 
desenvolvida pela turbina se as condições de entrada de vapor e a taxa de fluxo são inalterado? 
(𝑊 𝑠 = −807 𝑘𝐽 𝑠 = −807𝑘j) 
07. O gás nitrogênio sai de um compressor a 2,0 MPa e 120◦C e é coletado em três cilindros 
diferentes, cada um com volume de 0,3 m3. Em cada caso, o cilindro é a encher a uma pressão 
de 2,0 MPa. Cilindro 1 é inicialmente evacuado, o cilindro 2 contém gás nitrogênio em 0,1 MPa 
e 20◦C, e o cilindro 3 contém nitrogênio em 1 MPa e 20◦C. Encontre a temperatura final do 
nitrogênio em cada um dos cilindros, assumindo que o nitrogênio seja um gás ideal com C ∗ P = 
29,3 J / mol K. Em cada caso, como sume, o gás não troca calor com o cilindro paredes. 
(Cilindro 1 -> 𝑇 = 275,7℃ Cilindro 2 -> 𝑇 = 252,7℃ Cilindro 3 -> 𝑇 = 109,0℃