ME 3110 P1 GABARITO

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TERMODINÂMICA P1 - GABARITO
Primeira questão ( 2,5 pontos ) – GÁS PERFEITO - Uma vazão de 20.000 kg/h de ar entra em uma turbina e passa por ela em um processo isoentrópico. Na entrada da turbina a pressão do ar é de 15 kgf/cm2(abs) e a temperatura é 1.400K. Na saída, a pressão do ar é de 1,0 kgf/cm2(abs). Pede-se: 
1a - Calcular o volume específico do ar na seção de entrada da turbina. ( 0,5 ponto )
1b - Calcular a temperatura absoluta do ar na seção de saída. ( 1,0 ponto )
1c - Calcular a potência da turbina. ( 1,0 ponto )
Adotar a entalpia do ar h1 = 0,24T1 ( kcal/kg) h2 = 0,24T2 ( kcal/kg)
Dados:
RAR = 29,6 kgf.m/kg.K KAR = 1,4 
Segunda questão (2,5 pontos ) - Uma massa de 2,0 kg de água encontra-se dentro de um tanque na temperatura inicial de 200C. Uma massa de vapor saturado na temperatura de 1000C é misturada com a água, resultando uma mistura líquida homogênea a 600C. Pede-se:
2a - Calcular a massa de vapor, sabendo que o calor latente de condensação é 
540 kcal/kg. ( 0,5 ponto )
2b - Calcular a variação de entropia da massa de vapor até o estado líquido final a 600C. (1,0 ponto )
2c - Calcular a variação de entropia da massa de água, e a variação total de entropia do conjunto. ( 1,0 ponto )
Terceira questão ( 2,5 pontos ) - A figura representa um trocador de calor com a finalidade de condensar 2.000 kg de vapor de água saturado seco na pressão 
p1 = 12 ata, resultando, na saída somente o líquido saturado, na mesma pressão. 
O calor é retirado por meio de uma outra massa de água no estado líquido sub-resfriado, ( seção 3 ) que se encontra na pressão de 1,8 ata na temperatura de 800C. Esse líquido recebe o calor e sai (seção 4) na forma de vapor com 40% de título. Sabendo que o regime é permanente, calcular:
3a - Entalpia nas seções 3 e 4 do trocador de calor. ( 0,5 ponto )
3b - Massa de água que passa entre as seções 3 e 4 ( 2,0 pontos )
Quarta questão ( 2,5 pontos ) - O cilindro da figura contém 15 kg vapor de água sujeito à pressão p0 = 30 ata e à temperatura inicial t0 = 4000C. O sistema perde calor, provocando redução da temperatura e a descida do pistão. O processo termina quando resta dentro do cilindro, o vapor na mesma pressão, com volume específico vF = 0,0723 m3/kg. 
Calcular: 
4a - Energia interna do vapor no estado final. ( 0,5 ponto ) 
4b - Trabalho que entra no sistema ( 1,0 ponto )
4b) - Calor retidado do sistema durante o processo. ( 1,0 ponto )
Dado:
Energia interna no estado inicial: u0 = 700,9 kcal/kg
600C
200C
VAPOR
2.000 kg de vapor saturado p1 = 12 ata
Vapor 
p4 = 1,8 ata 
x4 = 40% 
líquido saturado 
p2 = 12 ata
Líquido 
p3 = 1,8 ata 
t3 = 800C
Calor
inicial
final
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