14. Propriedades das Substâncias Puras Exercícios

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Propriedades das Substâncias Puras - Exercícios
MEC-1507 
Sistemas Térmicos I
Luiz Guilherme Vieira Meira de Souza
Uma panela cuja tampa se ajusta perfeitamente quase sempre fica com a tampa presa após o cozimento e torna-se difícil tirá-la quando a tampa esfria. 
Explique por que isso acontece e o que você faria para tirar a tampa.
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Exercício 3-14
Um tanque rígido de 1,8 m³ contém vapor d’água a 220°C. 
Um terço do volume está na fase líquida e o restante sob a forma de vapor. 
Determine:
a) a pressão do vapor d’água
b) o título da mistura saturada
c) a densidade da mistura
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Exercício 3-33
Um arranjo pistão-cilindro contém 0,85 kg de refrigerante R-134a a -10°C. O pistão, que está livre para se movimentar, possui uma massa de 12 kg e um diâmetro de 25 cm. A pressão atmosférica local é de 88 kPa. Calor é transferido para o refrigerante até que a temperatura atinja 15°C.
Determine:
a) a pressão final
b) a variação do volume do cilindro
c) a variação da entalpia do refrigerante
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Exercício 3-34
No nível do mar, uma panela de aço inoxidável com 30 cm de diâmetro deve ferver água em um fogão elétrico de 3kW.
Se 60% do calor gerado pelo fogão for transferido para a água durante a ebulição, determine a taxa de evaporação da água.
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Exercício 3-36
A água está sendo aquecida em um arranjo pistão-cilindro vertical. 
O pistão tem massa de 20 kg e área da seção transversal de 200 cm².
Se a pressão atmosférica local for de 100 kPa, determine a temperatura na qual a água começará a ferver.
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Exercício 3-45
Um tanque rígido de volume igual a 2,5 m³ contem 15 kg de mistura líquido-vapor de água a 75°C. Em seguida, a água é lentamente aquecida. 
Determine a temperatura na qual o líquido do tanque é completamente vaporizado.
Identifique o processo em um diagrama T-v com relação às linhas de saturação.
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Exercício 3-46
Um arranjo pistão-cilindro contém 0,1 m³ de água líquida e 0,9 m³ de vapor d’água em equilíbrio a 800 kPa. 
Calor é transferido a pressão constante até que a temperatura atinja 350°C.
a) qual é a temperatura inicial da água?
b) qual a massa total de água?
c) qual o volume final?
d) mostre o processo em diagrama P-v com relação às linhas de saturação.
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Exercício 3-49
Um balão atmosférico com diâmetro de 6 m é preenchido com hélio a 20°C e 200 kPa. 
Determine o número de moles e a massa de hélio no balão.
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Exercício 3-64
A pressão do pneu de um automóvel depende da temperatura do ar dentro do pneu.
Quando a temperatura do ar é de 25°C, o manômetro indica 210 kPa. Se o volume do pneu for de 0,025m³, determine o aumento da pressão do pneu quando sua temperatura subir para 50°C.
Da mesma forma, determine a quantidade de ar que deve ser retirada para restaurar a pressão ao seu valor original nessa temperatura.
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Exercício 3-66
Um manômetro de um tanque de oxigênio de 2,5 m³ indica 500 kPa. 
Determine a quantidade de oxigênio no tanque se a temperatura for de 28°C e a pressão atmosférica for de 97 kPa.
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Exercício 3-68
Determine o volume específico do vapor d’água superaquecido a 10 MPa e 400°C, usando:
a) a equação do gás ideal;
b) o diagrama generalizado de compressibilidade;
c) as tabelas de vapor.
Determine também o erro associado aos dois primeiros casos.
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Exercício 3-73
Determine o volume específico do vapor de refrigerante R-134a a 0,9 MPa e 70°C com base na equação do gás ideal, no diagrama generalizado de compressibilidade e nos dados das tabelas.
Determine também o erro envolvido no dois primeiros casos.
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Exercício 3-75
Determine o volume específico do gás nitrogênio a 10 MPa e 150 K com base em:
a) a equação do gás ideal
b) o diagrama generalizado de compressibilidade
Compare esses resultados com o valor experimental de 0,002388 m³/kg e determine o erro associado a cada caso.
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Exercício 3-76
Um tanque de 0,016773 m³/kg contém 1 kg de refrigerante R-134a a 110°C. 
a pressão do refrigerante utilizando:
a) a equação do gás ideal
b) o diagrama generalizado de compressibilidade
c) a tabela do refrigerante
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Exercício 3-78