Termodinâmica Aplicada - Exercicios Outubro 2013

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UNIVERSIDADE FEDERAL FLUMINENSE 
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA QUÍMICA E DE PETRÓLEO 
 
Exercícios de Termodinâmica Aplicada (TEQ00094) 
 
1. Um compressor adiabático com potência de 30 kW, que opera reversivelmente, é empregado para 
aumentar a pressão de um gás ideal à razão de 6 kg min
-1
. A condição do gás antes do compressor é 
de 200°C e 2 bar. Determine a pressão e a temperatura do gás que deixa o compressor. 
Dados para o gás ideal: M = 20 g mol
-1
, Cp = 20,785 J/(mol K). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
2. O comportamento PVT do gás cloreto de metila (CH3Cl, M = 50,5 g mol
-1
) pode ser 
adequadamente representado pela equação do virial na forma 2PCPB1Z  . Na temperatura 
de 125 °C, os coeficientes do virial (série em V) para o cloreto de metila são B = -207,5 cm
3
 mol
-1
 e 
C = 18200 cm
6
 mol
-2
. Determine a massa de gás CH3Cl contida em um cilindro com volume igual a 
1 m
3
, à temperatura de 125°C, sabendo que a pressão manométrica no cilindro é igual a 2 atm. 
Dado: 1 bar = 0,986923 atm. 
 
3. Um mol de gás sofre uma expansão irreversível, à pressão constante de 1 bar, da temperatura de 
700 K para a temperatura de 450 K. O fator de compressibilidade do gás, durante a expansão, varia 
de 0,509 para 0,921. Observa-se também a liberação de 7800 J de calor durante o processo. 
a) Qual o trabalho associado à expansão do gás? 
b) Qual a eficência mecânica do processo (grau de reversibilidade)? 
 
4. Dois cilindros rígidos e termicamente isolados estão conectados como mostra a figura a seguir: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Inicialmente, a válvula está fechada e os dois cilindros contêm o mesmo gás ideal, mas em estados 
termodinâmicos diferentes. Quando a válvula é aberta, o conteúdo dos dois cilindros se mistura e, 
após um tempo suficiente, observa-se que o sistema atinge o equilíbrio. Determine a temperatura e a 
pressão quando o equilíbrio é alcançado, sabendo que o volume total do conjunto é igual a 0,2 m
3
. 
Dado para o gás ideal: Cp = 2,5 R. 
 
bar 2P
Cº200T
1
1

 
1
1
min kg 6m
mol g 20M





 
kW 30Wsc 

 
Compressor 
Gás ideal 
5 moles 
300 K 
Cilindro A 
Gás ideal 
2 moles 
400 K 
Cilindro B 
Válvula