1ee Máquinas térmicas

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Universidade de Pernambuco – UPE 
Escola Politécnica de Pernambuco – POLI 
Coordenação de Engenharia Elétrica Eletrotécnica 
 
Aluno: _______________________________________________________________________ 
Data: 06 de abril de 2021 
Professores: Alcides Codeceira / Clériston Vieira 
Turma: LA 
 
 
TERMODINÂMICA – 1º EE – 2020.1 
MÁQUINAS PRIMÁRIAS 
 
Instruções importantes a serem seguidas: 
 A resolução do Exercício Escolar deverá ser individual, sendo redigido 
manualmente. 
 Após a conclusão do Exercício Escolar, o aluno deverá transformar a sua 
resolução, do meio físico para arquivo eletrônico PDF. 
 De posse do arquivo eletrônico PDF, o aluno deverá então submetê-lo para 
correção, pelo Professor da disciplina, através do ambiente Google 
Classroom disponibilizado para a disciplina Máquinas Primárias. 
 O período para realização do Exercício Escolar será das 18h50min às 
20h30min desta terça-feira 06/04/2020, tendo o aluno até às 20h50min 
deste dia para submetê-lo através do ambiente Google Classroom. A partir 
das 20h50min deste dia, o Exercício Escolar não será aceito para correção 
pelo Professor da disciplina. 
 Quando da realização das questões do Exercício Escolar, o aluno deverá 
informar todos os valores a serem assumidos com relação a constantes e 
variáveis, desde que não tenham sido informados, e que estejam de acordo 
com o enunciado de cada questão. 
 
 
 
 
 
 
 
Questões 
 
1. (1,0) Responda as alternativas abaixo. 
1.1. (0,25) Diariamente, a Termodinâmica está muito presente. Um 
exemplo frequente, observa-se no derretimento do queijo no 
momento em que ele entra em contato com um hambúrguer quente 
para se fazer um x-burguer. Com base nessa simples observação, é 
correto afirmar que: 
 
a. Trata-se de um processo não-espontâneo, pois só se realiza mediante a 
intervenção de trabalho. 
b. O queijo tende a se solidificar por reversão do processo, ao elevar a 
temperatura do hambúrguer. 
c. O hambúrguer transfere calor para o queijo, que derrete, pois o calor 
está sendo transferido do corpo mais quente para o mais frio (processo 
espontâneo). 
d. Trata-se de um processo não-espontâneo, no qual o queijo derrete 
devido as perdas de calor e de massa para o ambiente. 
e. Trata-se de um processo não-espontâneo, pois o derretimento do queijo 
não é resultado da transferência de calor do hambúrguer para o queijo. 
 
1.2. (0,25) Em termodinâmica, a transformação de um estado para outro 
corresponde a um(a): 
a. Ciclo 
b. Processo 
c. Fase 
d. Propriedade extensiva 
e. Propriedade intensiva 
 
1.3. (0,5) Julgue os itens seguintes, acerca da Primeira Lei da 
Termodinâmica para sistemas e volumes de controle e informe se o 
item é verdadeiro u falso. 
1.3.1. (0,25) Um secador de cabelo ligado, no qual ocorre o aumento da 
temperatura do ar por meio de trabalho que atravessa a sua 
fronteira, pode ser classificado, termodinamicamente, como um 
volume de controle. 
1.3.2. (0,25) A aplicação da equação da 1ª lei da termodinâmica a um 
volume de controle (VC) em estado permanente pressupõe, entre 
outras hipóteses, que existe uma taxa de fluxo de massa que 
entra e sai do VC e que o estado dessa massa em cada ponto do 
VC é invariável no tempo. Considerando as situações nas quais o 
VC possui apenas uma única entrada e uma única saída para o 
fluxo de massa e com auxílio da equação da continuidade, chega-
se a uma simplificação da representação dos dois membros da 
equação da 1ª lei da termodinâmica, devido ao fato de que a 
massa “m” no VC é constante, ou seja: mentrada = msaída = mconstante. 
 
2. (0,5) Determine a fase ou as fases em um sistema constituído de H2O para 
T = 300 °C, P = 3 MPa, e esboce os diagramas P – v e T- v mostrando a 
posição de cada estado. 
 
3. (0,5) Três quilogramas de água, inicialmente um vapor saturado a 100 kPa, 
são resfriados para líquido saturado enquanto a pressão é mantida 
constante. Determine: 
a. (0,25) O trabalho, em kJ; 
b. (0,25) O calor transferido para o processo, em kJ. 
 
4. (1,5) Um gás contido em um conjunto cilindro-pistão passa por três 
processos em série: 
Processo 1 – 2: volume constante de P1 = 1 bar, V1 = 4 m3 até o estado 2, em 
que P2 = 2,15 bar. 
Processo 2 – 3: compressão até V3 = 2 m3, durante a qual a relação pressão 
– volume é PV = constante 
Processo 3 – 4: pressão constante até o estado 4, em que V4 = 1 m3. 
Esboce os processos em série em um diagrama P – V e determine o trabalho 
para cada processo, em kJ. 
 
5. (1,5) Gás hélio se expande do estado inicial dado por 145 kPa, 350 K e 0,25 
m3 para 100 kPa em um processo politrópico com n = 1,667. Determine: 
a. (0,25) A massa do gás; 
b. (0,25) O volume do estado final; 
c. (0,5) A temperatura do estado final; 
d. (0,5) O trabalho, em kJ. 
 
6. (1,5) Um difusor recebe 1,1 kg/s de vapor d’água a 500 kPa e 350 °C. A 
saída é feita a 1 MPa e 400 °C, com uma velocidade na saída desprezível em 
um processo adiabático. Determine: 
a. (1,0) A velocidade de entrada; 
b. (0,5) A a área de entrada. 
 
7. (1,5) A figura mostra o esboço de um condensador (trocador de calor) que é 
alimentado com 1,5 kg/s de água, a 10 kPa e título de 95%, e descarrega 
líquido saturado a 10 kPa. O fluido de resfriamento é a água captada de um 
lago a 20 °C e devolvida a 30 °C. Sabendo que a superfície externa do 
condensador é isolada, calcule a vazão da água de resfriamento. 
 
 
8. (1,5) Um fluxo de ar é comprimido de 20 °C, 100 kPa para 1000 kPa e 
330 °C por um compressor adiabático acionado por um motor de 70 kW. 
Use o gás ideal como aproximação e o calor específico constante para 
resolução do problema. Determine: 
a. (1,0) A vazão mássica; 
b. (0,5) A vazão volumétrica na saída. 
 
Equações 
Primeira Lei da Termodinâmica Equação da continuidade da massa 
∆E = Q – W /v 
Equações que definem os calores específico Gases Ideais 
∆u = cv ∆T; ∆h cp ∆T; ɤ = cp/ cv R = cp - cv; Pv = RT; R = Ru/M 
Processo Politrópico 
W12 = (P2V2 – P1V1)/ (1 – n); W12 = P (V2 – V1); W12 = P1V1 ln |V2/ V1|