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AULA 6 1

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1- Consideremos como sistema o gás contido no conjunto cilindro - êmbolo mostrado na figura abaixo. Observe que vários pesos pequenos estão colocados sobre o êmbolo. A pressão inicial é de 200 kPa e o volume inicial do gás é de 0,04 m3. 
APLICAÇÃO
1
Coloquemos um bico de Bunsen embaixo do cilindro e deixemos que o volume do gás aumente para 0,1 m3, enquanto a pressão permanece constante. Calcular o trabalho realizado pelo sistema durante esse processo. Resposta: 12 kJ
b) Consideremos o mesmo sistema e as mesmas condições iniciais, porém, ao mesmo tempo que o bico de Bunsen está sob o cilindro e o êmbolo se levanta, removamos os pesos deste, de tal maneira que durante o processo a temperatura do gás se mantém constante até V= 0,1 m3. Calcule o trabalho, considerando o processo politrópico Isotérmico n=1.Resposta: 7,33 kJ
c) Consideremos o mesmo sistema porém, durante a transferência de calor, removamos os pesos de tal maneira que a expressão p.V1,3 = constante descreva a relação entre a pressão e o volume durante o processo. Novamente, o volume final é 0,1 m3. Calcular o trabalho. Resposta: 6,41 kJ
2
2 - Um conjunto cilindro - pistão opera a pressão constante e, inicialmente, contém 0,2 kg de vapor saturado de água a 400 kPa. O conjunto é resfriado até que o volume da água se torne igual a metade do inicial. Determine o trabalho realizado nesse processo.
3
APLICAÇÃO
4.64 - A figura abaixo mostra um conjunto cilindro pistão que contém refrigerante R-22. Quando o pistão está encostado nos esbarros, o volume interno é igual a 11 litros. No estado inicial a temperatura é - 30 ºC, a pressão é 150 kPa e o volume da câmara é igual a 10 litros. O sistema é então aquecido até que a temperatura atinja 15 ºC. Pergunta-se:
a) O pistão está encostado nos esbarros no estado final? ( sim )
b) Qual é o trabalho realizado neste processo? ( 0,15 kJ )
- Supondo que não tivesse os esbarros, o volume final seria:
- Interpolação entre 10 e 20 °C a pressão de 0,15 Mpa.
- Assim, o trabalho realizado será devido ao movimento de fronteira a pressão constante 0,15 Mpa.
4
APLICAÇÃO
1- Um conjunto cilindro - pistão sem atrito contém 0,2 kg de água. Inicialmente o pistão está apoiado na parte superior dos esbarros e o interior do cilindro encontra-se a pressão de 100 kPa e título de 30 %. A massa do pistão é tal que torna-se necessária uma pressão mínima no interior do cilindro no valor de 600 kPa para equilibrá-lo. A água é então aquecida até 350 °C. Determine a pressão final, o volume final e o trabalho realizado neste processo. 
- Estado Inicial 1: 
“Vapor Superaquecido”
- Provável Estado “2”:
- Outro método: Encontrar a temperatura equivalente ao estado de equilíbrio.
“Vapor Superaquecido”
T(°C)
v (m3/kg)
350
0,47424
Teq.
0,5089
400
0,51372
Teq.=393,896 °C
5
APLICAÇÃO
1- Um conjunto cilindro - pistão sem atrito contém 0,2 kg de água. Inicialmente o pistão está apoiado na parte superior dos esbarros e o interior do cilindro encontra-se a pressão de 100 kPa e título de 30 %. A massa do pistão é tal que torna-se necessária uma pressão mínima no interior do cilindro no valor de 600 kPa para equilibrá-lo. A água é então aquecida até 350 °C. Determine a pressão final, o volume final e o trabalho realizado neste processo. 
- Estado Inicial 1: 
TP500
(°C)
vP500
(m3/kg)
TP600
(°C)
vP600
(m3/kg)
250
0,47436
350
0,47424
TP500
0,5089
TP600
0,5089
300
0,52256
400
0,51372
TP500=286,05 °C
TP600=393,9 °C
T(°C)
P (kPa)
286,05
500
350
PT350
393,9
600
PT350= 559,29 kPa
- Estado 2: 
“Vapor Superaquecido”
6

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