LISTA 1 propriedades de uma substancia pura

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FACULDADE DE ENGENHARIA DE BAURU - UNESP 
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA MECÂNICA 
Disciplina: Termodinâmica I 
 
Prof. Dr. Délson Luiz Módolo 
 
Lista 1 – Propriedades de uma substância pura 
 
01) Determine o valor do volume específico do vapor 
d’água para um estado onde p= 1 MPa e T = 215o C. 
 
 v = 0,2141 m3/kg 
 
02) Um vaso de 0,4 m3 de volume, contém 2 kg de uma 
mistura de água líquida e vapor em equilíbrio a uma 
pressão de 600 kPa. Calcular: 
a) Volume e massa do líquido. 
b) Volume e massa do vapor. 
 
 ml = 0,7356 kg ; Vl = 0,0008 m
3 
 mv = 1,2644 kg ; Vv = 0,3992 m
3 
 
03) Um reservatório cilíndrico para gás apresenta diâmetro 
igual a 20 cm e 1m de comprimento. O tanque é 
evacuado e depois carregado, isotermicamente a 25o C, 
com CO2. Sabendo-se que se deseja armazenar 1,2 kg 
de gás, qual é a pressão final do processo de 
enchimento? 
 
 2.151,9 kPa 
 
04) Uma bomba de vácuo é utilizada para evacuar uma 
câmara utilizada na secagem de um material que 
apresenta temperatura de 50oC. Se a vazão em volume 
da bomba é de 0,5 m3/s, a temperatura é 50oC e a 
pressão de entrada é de 0,1 kPa, qual a massa de vapor 
d’água removida num período de 30 minutos? 
 
 m = 0,603 kg 
 
05) Para o nitrogênio a 100 K, os valores do volume 
específico para líquido e vapor saturados são 
vl=1,45210-3 m3/kg e vv = 31,3110-3 m3/kg 
respectivamente. Determinar o título de 22 kg de uma 
mistura bifásica líquido-vapor a 100 K em um tanque 
com volume de 0,5 m3. 
 
 0,7128 
 
06) Determine o volume, em m3, ocupado por 2 kg de 
H2O a 4 MPa, 420o C. 
 
 0,15213 m3 
 
07) Uma mistura bifásica de líquido-vapor d’água tem uma 
temperatura de 300o C e título de 75%. A mistura 
ocupa volume de 0,05 m3. Determine as massas de 
líquido saturado e vapor presente, em kg. 
 
 mv = 2,2586 kg 
 ml = 0,752865 kg 
 
08) Uma mistura bifásica de líquido-vapor d’água está 
inicialmente com uma pressão de 10 bars. Quando 
aquecida à volume constante, os valores do ponto 
crítico são atingidos. Determine o título no estado 
inicial. 
 
0,01049 
 
09) Dois tanques estão conectados por uma válvula. Um 
contém 2 kg de gás monóxido de carbono a 77o C e 
0,7 bar. O outro contém 8 kg do mesmo gás a 27o C e 
1,2 bar. A válvula é então aberta e os gases se 
misturam enquanto recebem energia por transferência 
de calor da vizinhança. A temperatura final de 
equilíbrio é 42o C. Usando o modelo de gás ideal, 
determine a pressão final de equilíbrio, em bar. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 1,05 bar 
 
10) Um reservatório rígido contém água saturada a 1bar. 
Determinar a porcentagem em volume de líquido 
neste estado de modo que a água passe pelo ponto 
crítico ao ser aquecida. 
 
 33% 
 
11) O ar confinado num pneu está inicialmente a –10o C e 
190 kPa. Após percorrer um percurso, a temperatura 
do ar foi novamente medida e revelou um valor de 10o 
C. Calcule a pressão do ar nesta condição. Detalhe 
claramente as hipóteses necessárias para a solução do 
problema. 
 
 204,4 kPa 
 
CO 
2 kg 
77
o
 C 
0,7 bar 
CO 
8 kg 
27
o
 C 
1,2 bar 
12) Um tanque rígido com volume de 1 m3 contém ar a 1 
MPa e 400 K. O tanque está conectado a uma linha de 
ar comprimido do modo mostrado na figura abaixo. A 
válvula é então aberta e o ar escoa para o tanque até 
que a pressão alcance 5 MPa. Nesta condição a válvula 
é fechada e a temperatura do ar no tanque é 450 K. 
a) Qual a massa de ar antes e depois do processo de 
enchimento? 
b) Se a temperatura do ar no tanque carregado cair 
para 300K, qual será a pressão do ar neste novo 
estado? 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 a) m1 = 8,71 kg m2 = 38,71 kg 
 b) 3,33 MPa 
 
13) Considere os dois tanques A e B, ligados por uma 
válvula, conforme mostrado na figura abaixo. Cada 
tanque tem um volume de 200L. O tanque A contém 
R-12 a 25o C, sendo 10% de líquido e 90% de vapor, 
em volume, enquanto o tanque B está evacuado. A 
válvula que liga os tanques é então aberta e vapor 
saturado sai de A até que a pressão em B atinja a de A. 
Neste instante, a válvula é fechada. Esse processo 
ocorre lentamente, de modo que todas as temperaturas 
permanecem constantes e iguais a 25oC durante o 
processo. Qual é a variação do título no tanque A 
neste processo? 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 XA = 6,82% 
 
14) Um conjunto cilindro-pistão apresenta diâmetro de 
10cm e está mostrado na figura abaixo. A mola tem 
comportamento linear com a constante de 
proporcionalidade igual a 80 kN/m. Inicialmente o 
pistão está encostado nos esbarros e o volume 
confinado no cilindro é igual a 1 L. A válvula é então 
aberta e o pistão começa a se mover quando a pressão 
do ar atinge 150 kPa. Quando o volume atinge 1,5L a 
válvula é fechada e, nesta condição, a temperatura do 
ar no cilindro é 80o C. Determine a massa do ar 
contido no conjunto. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 0,0118 kg 
 
 
 
 
Tanque 
A B 
Ar 
Linha de ar 
comprimido