[Exercícios] - Termodinâmica aplicada Lista de Entropia

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Termodinâmica aplicada Lista de Entropia 
1) Oxigênio é aquecido de 300 a 1500K. Admita que, durante o processo de aquecimento, 
a pressão é reduzida de 200 a 150kPa. Determine a variação de entropia específica 
durante o processo: 
a) utilizando cp e cv constate; (Δs = 1,56 kJ/kgK) 
b) utilizando cp e cv variável; (Δs = 1,27 kJ/kgK) 
c) utilizando tabela.(Δs = 1,65 kJ/kgK) 
2) Ar é aquecido de 300 a 1500K. Admita que, durante o processo de aquecimento, a 
pressão é reduzida de 200 a 150kPa. Determine a variação de entropia específica 
durante o processo: 
a) utilizando cp e cv constate; (Δs = 1,70 kJ/kgK) 
b) utilizando cp e cv variável; (Δs = 1,43kJ/kgK) 
c) utilizando tabela. (Δs = 1,74kJ/kgK) 
3) Vapor d’água saturado a 150 °C é expandido num processo isotérmico. Determine as 
variações de energia interna específica e entropia específica quando a pressão final do 
processo é igual a 0,5MPa. (Δu = -1927,84 kJ/kg; Δs = -4,99 kJ/kgK) 
4) Considere um motor térmico de Carnot que utiliza amônia como fluido de trabalho. A 
temperatura do reservatório térmico de onde se transfere é 60°C. Neste processo de 
transferência de calor, a amônia se transforma em vapor saturado. Sabendo que a 
pressão da amônia é igual a 190 kPa no processo de rejeição de calor, determine a 
temperatura do reservatório de rejeição de calor, a eficiência do ciclo, os calores 
transferidos no ciclo, por quilograma de amônia e a entropia da amônia no início da 
rejeição de calor para a fonte fria. (TL = -20 °C, η = 0,24; Q = 997 kJ/kg; s = 4,6577 
kJ/kgK) 
5) Um conjunto cilindro-pistão-mola contém 1kg de amônia no estado líquido saturado a 
-20°C. Transfere-se, então, calor para a amônia de um reservatório a 100°C até que o 
refrigerante apresente pressão e temperatura iguais a 800kPa e 70 °C. Admitindo que 
este processo seja internamente reversível, determine o trabalho realizado, o calor 
transferido e a geração de entropia do processo. Identificar onde ocorre a 
irreversibilidade do processo, caso exista. (W = 97,768 Kj; Q = 1447,3 kJ; S = 1,307 kJ/k) 
6) Os dois tanques mostrados na figura abaixo contém vapor d’água e estão conectados a 
um conjunto cilindro-pistão. A pressão atmosférica e a massa do pistão são tais que a 
pressão na câmara tem que ser igual a 1,4MPa para que o pistão se mova. 
Inicialmente, o volume da câmara é nulo, o tanque A contém 4kg de vapor a 7MPa e 
700oC e o tanque B contém 2kg de vapor a 3MPa e 350oC. As válvulas são, então, 
abertas e espera-se até que água apresente um estado uniforme. Admitindo que a 
transferência de calor seja nula, determine a temperatura final e a entropia gerada no 
processo. (T = 441,9 °C; S = 1,722 kJ/K) 
 
7) Um kg de água a 500°C e 1ks de vapor saturado de água, ambos a 200kPa são 
misturados a pressão constante num processo adiabático. Determine a temperatura 
final do processo e a entropia gerada. (T = 312,2; S = 0,225 kJ/K) 
8) Um misturador adiabático que opera em regime permanente, é alimentado com dois 
escoamentos de água. Um deles é de vapor saturado a 0,6 MPa e o outro apresenta 
pressão e temperatura iguais à 0,6 MPa e 600°C. O escoamento na seção de saída do 
equipamento apresenta pressão igual àquelas das seções de entrada e temperatura de 
400°C. Determine a geração de entropia do processo. (S = 0,128 kJ/kgK) 
9) O condensador de uma central termelétrica é alimentado com 5kg/s de água a 15kPa e 
título igual a 0,9. O vapor transfere calor para a água de refrigeração e é descarregado 
do equipamento como líquido saturado a 15kPa. A temperatura média da água de 
refrigeração do condensador é 17°C. Determine, nestas condições, a taxa de 
transferência de calor do fluido de trabalho para a água de refrigeração, variação de 
entropia em cada uma das correntes e a taxa total de entropia no 
condensador.(Q=10679 kJ; S = 4,183 kW/K) 
10) A figura a seguir apresenta uma câmara de mistura que é alimentada com 5kg/minuto 
de líquido saturado de amônia a -20°C e com amônia a 40°C e 250kPa. A taxa de 
transferência de calor do meio, que apresenta temperatura igual a 40°C, para a câmara 
é de 325kJ/min. Sabendo que a amônia é descarregada da câmara como vapor 
saturado a -20°C, determine a vazão de alimentação e a taxa de geração de entropia 
no processo.(m = 47,288 kg/min; S = 8.94 kg/Kmin) 
 
11) A figura abaixo mostra um fluxograma de um aquecedor para água de alimentação de 
um ciclo. Este equipamento é utilizado para pré-aquecer, em regime permanente, a 
água antes que ela entre no gerador de vapor e opera misturando a água com vapor 
d’água extraído de uma turbina. Para os estados mostrados na figura e admitindo que 
o equipamento seja adiabático, determine a taxa de aumento líquido de entropia 
neste processo. (S = 0,8097 kJ/K s) 
 
 
12) O trocador de calor contra-corrente mostrado na figura abaixo é utilizado para resfriar 
ar de 540K a 360K. A pressão do ar na seção de entrada é 400kPa e o fluido frio é água. 
A vazão de água é 0,05 kg/s e esta entra no trocador a 20oC e 200kPa. A vazão de ar é 
0,5 kg/s e o diâmetro da tubulação, onde escoa o ar, é igual a 100mm. Nestas 
condições, determine a velocidade de escoamento do ar na seção de entrada do 
trocador, a temperatura de saída e a taxa de geração de entropia neste processo. (S = 
1,54 kW/K) 
 
13) A figura 9.66 mostra um tanque rígido, com volume interno de 1m³, que contém 100kg 
de R-22 a temperatura ambiente (15oC). Uma válvula situada no topo do tanque é 
então aberta e vapor saturado é estrangulado até 100kPa e descarregado num coletor. 
Durante o processo, a temperatura interna do tanque permanece constante e igual a 
15oC. A válvula é fechada quand não existe mais líquido no tanque. Nestas condições 
determine o calor transferido ao tanque e a variação líquida de entropia no 
processo.(Q = 13186 kJ; S = 12,37 kJ/K) 
 
14) Um recipiente com volume interno de 0,2 m³ inicialmente está vazio. O 
recipiente então é carregado com água proveniente de uma linha onde o fluido 
escoa a 500kPa e 200 °C. O processo de carga termina quando a pressão no 
recipiente atinge 500kPa e é bastante rápido (pode ser considerado 
adiabático). Determine a temperatura e a massa de água contida no tanque no 
final da operação de carga. Calcule também, a entropia total gerada neste 
processo.(T = 333 °C ; M = 0,36kg ; S = 0,186 kJ/K) 
15) Uma turbina é alimentada com vapor d’água a 300 °C e 600kPa. A água é descarregada 
da turbina como vapor saturado a 20kPa. Determine a eficiência isoentrópica desta 
turbina. (η = 0,717)