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TERMODINÂMICA II
Tema da Aula:
Exergia
18/03/2024 Prof. Flávia Silva Cunha
INTRODUÇÃO
18/03/2024 Prof. Flávia Silva Cunha
Em um processo real, comparável a um processo ideal (reversível), como podemos concluir sobre sua 
eficiência?
Como será possível associar as vizinhanças ao funcionamento de um 
sistema térmico?
EXERGIA
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Objetivo: Conhecer os limites gerais para operação de sistemas e dispositivos para ser possível projetá-los 
de maneira otimizada com o mínimo de recursos.
Definição
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 Exergia (Φ) é definida como o trabalho 
que pode ser extraído de um dado arranjo 
físico quando é permitido interagir com a 
vizinhança circundante e as propriedades 
do estado final do processo sejam P0 e T0 
 
https://i.pinimg.com/originals/80/1f/69/801f69401dd45cb921602e111fd8fb10.gif
EXERGIA
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Reservatório a T
 
Máquina 
Térmica 
Cíclica
 
Q
 
Quanto trabalho é 
possível extrair 
desse sistema?
Sabemos que p máximo 
de trabalho que é 
possível extrair de um 
sistema, é o trabalho 
reversível
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Trocador de calor
 
Máquina 
Térmica 
Cíclica
 
Q
 
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VC real
 
 
 
 
 
 
 
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https://www.youtube.com/watch?v=WFc5qYZFllY&list=PLiPvTUkByPei3dUClbaVPoGW0hsy4WEBN&index=12
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EXERGIA
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EXERGIA
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Exemplo 1: (8.1 Van Wylen) Um aquecedor de alimentação recebe uma vazão de água de 5 kg/s a 5 
Mpa e 40 °C, que é aquecida a partir de duas fontes. Uma das fontes adiciona 900 kW a partir de um 
reservatório a 100 °C e a outra fonte transfere calor a partir de um reservatório a 200 °C, de forma 
que a água de saída tem propriedades 5 Mpa e 180 °C. Determine os valores do trabalho reversível e 
da irreversibilidade.
Resolução no quadro
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Exemplo 2: (8.2 Van Wylen) Considere um compressor de ar que recebe ar ambiente a 100 kPa e 25 
°C. Ele comprime o ar a uma pressão de 1 Mpa e o libera à temperatura de 540 K. Como o ar 
liberado e a carcaça do compressor ficam mais quente que a vizinhança circundante, o equipamento 
perde 50 kJ por quilograma de ar que é processado nele. Determine o trabalho reversível e a 
irreversibilidade do processo.
Resolução no quadro
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EXERGIA
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Exemplo 3: (8.3 Van Wylen) Um tanque rígido isolado é dividido em duas partes, A e B, por um 
diafragma. Cada parte tem volume de 1 m³. No instante inicial, a parte A contém Água a temperatura 
ambiente, 20 °C, com título de 50%, e a parte B está evacuada. A seguir, o diafragma se rompe e a 
água preenche o volume total. Determine o trabalho reversível para essa mudança de estado e a 
irreversibilidade do processo.
Resolução no quadro
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Exemplo 4: (8.4 Van Wylen) Um tanque rígido de 1 m³ contém amônia a 200 kPa, à temperatura 
ambiente de 20 °C. O tanque está conectado a uma linha por meio de uma válvula, por onde flui 
amônia líquida saturada a -10 °C. A válvula é aberta e o tanque é carregado rapidamente até que o 
escoamento pare de fluir e então a válvula seja fechada. Como o processo ocorre muito rapidamente, 
não há transferência de calor. Determine a massa final no tanque e a irreversibilidade no processo.
Resolução no quadro
EXERGIA
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Exergia e eficiência baseada na segunda Lei da Termodinâmica
Qual o máximo trabalho reversível que pode ser realizado por uma determinada massa em um ddo 
estado?
Se qualquer massa em um dado estado for submetida a um processo completamente reversível até que 
atinja o estado no qual estará em equilíbrio com ambiente, ela terá realizado o máximo trabalho 
reversível. Nesse caso, nos referimos a exergia no estado original em termos do potencial que a 
massa tem de realizar o máximo trabalho possível.
 
 
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Exergia e eficiência baseada na segunda Lei da Termodinâmica
Qual o máximo trabalho reversível que pode ser realizado por uma determinada massa em um ddo 
estado?
Se qualquer massa em um dado estado for submetida a um processo completamente reversível até que 
atinja o estado no qual estará em equilíbrio com ambiente, ela terá realizado o máximo trabalho 
reversível. Nesse caso, nos referimos a exergia no estado original em termos do potencial que a 
massa tem de realizar o máximo trabalho possível.
 
 
EXERGIA
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Exergia e eficiência baseada na segunda Lei da Termodinâmica
Qual o máximo trabalho reversível que pode ser realizado por uma determinada massa em um ddo 
estado?
Se qualquer massa em um dado estado for submetida a um processo completamente reversível até que 
atinja o estado no qual estará em equilíbrio com ambiente, ela terá realizado o máximo trabalho 
reversível. Nesse caso, nos referimos a exergia no estado original em termos do potencial que a 
massa tem de realizar o máximo trabalho possível.
 
 
EXERGIA
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Exergia e eficiência baseada na segunda Lei da Termodinâmica
Qual o máximo trabalho reversível que pode ser realizado por uma determinada massa em um ddo 
estado?
Se qualquer massa em um dado estado for submetida a um processo completamente reversível até que 
atinja o estado no qual estará em equilíbrio com ambiente, ela terá realizado o máximo trabalho 
reversível. Nesse caso, nos referimos a exergia no estado original em termos do potencial que a 
massa tem de realizar o máximo trabalho possível.
 
EXERGIA
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Exemplo 5: (8.5 Van Wylen) Uma turbina a vapor isolada recebe 30 kg de vapor por segundo a 3 
Mpa, 350 °C. No ponto da turbina em que a pressão é 0,5 Mpa, o vapor é sangrado para outro 
equipamento de processamento, a uma taxa de 5 kg/s. A temperatura do vapor é 200 °C. O restante 
do vapor deixa a turbina a 15 kPa e título de 90%. Determine a exergia por quilograma de vapor 
entrando e, nos dois pontos em que o vapor deixa a turbina, a eficiência isotrópica e a eficiência 
baseada na segunda lei para esse processo.
Resolução no quadro
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Exemplo 6: (8.6 Van Wylen) Em uma caldeira, o calor é transferido dos produtos de combustão para 
o vapor. A temperatura dos produtos da combustão diminui de 1100 °C para 550 °C, enquanto a 
pressão se mantém constante em 0,1 Mpa. O calor específico médio, à pressão constante, dos 
produtos da combustão é 1,09 kJ/Kg.K. A água entra a 0,8 Mpa, 150 °C, e deixa o processo a 0,8 
Mpa, 250 °C. Determine a eficiência baseada na segunda lei para esse processo e a irreversibilidade 
por quilograma de água evaporada.
Resolução no quadro
REFERÊNCIAS
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Borgnakke, C., Sonntag, R. E. (2018). Fundamentos da termodinâmica. Brasil: Editora Blucher.