Termodinâmica aula de exercícios

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Fenô menôs de transpôrte aula de exercí ciôs 
1. A combustão em um motor diesel pode ser modelada como um processo de adição de calor de pressão 
constante com ar no cilindro antes e depois da combustão. Considere um motor diesel com condições de 
cilindro de 950 K e 75 cm3 antes da combustão, e 150 cm3 depois. O motor funciona com uma relação ar-
combustível de 22 kg de ar / kg de combustível (a massa do ar dividida pela massa do combustível). 
Determine a temperatura após o processo de combustão. 
 
2. Um elemento de aquecimento de resistência elétrica de 1800 W é imerso em 40 kg de água inicialmente a 
20 ° C. Determine quanto tempo levará para que este aquecedor eleve a temperatura da água para 80 ° C. 
 
3. Duas câmaras adiabáticas, 2 m3 cada, são interligadas por uma válvula, como mostrado na Fig. P5-123, com 
uma câmara contendo oxigênio a 1000 kPa e 127 ° C e a outra câmara evacuada. A válvula é aberta até o 
oxigênio preencher ambas as câmaras e ambos os tanques têm a mesma pressão. Determine a mudança de 
energia interna total e a pressão final nos tanques. 
 
4. Um método promissor de geração de energia envolve a coleta e armazenamento de energia solar em 
grandes lagos artificiais com poucos metros de profundidade, chamados lagoas solares. A energia solar é 
absorvida por todas as partes da lagoa, e a temperatura da água aumenta em todos os lugares. A parte 
superior da lagoa, no entanto, perde a grande quantidade de calor que absorve e, como resultado, sua 
temperatura cai. Esta água fresca serve como isolamento para a parte inferior da lagoa e ajuda a atrapalhar 
a energia lá. Normalmente, o sal é plantado no fundo da lagoa para evitar o aumento desta água quente no 
topo. Uma usina que usa um fluido orgânico, como o álcool, pois o fluido de trabalho pode ser operado 
entre as porções superior e inferior da lagoa. Se a temperatura da água for de 35 ° C perto da superfície e 80 
° C perto do fundo da lagoa, determine a eficiência térmica máxima que esta usina de energia pode ter. É 
realista usar 35 e 80 ° C para temperaturas nos cálculos? Explicar. 
 
5. Considere um ciclo do motor térmico de Carnot executado em um sistema fechado usando 0,0103 kg de 
vapor como fluido de trabalho. Sabe-se que a temperatura máxima absoluta no ciclo é duas vezes a 
temperatura mínima absoluta, e a saída de trabalho líquida do ciclo é de 25 kJ. Se o vapor muda de vapor 
saturado para líquido saturado durante a rejeição de calor, determine a temperatura do vapor durante o 
processo de rejeição de calor. 
 
6. Um inventor afirma ter inventado um mecanismo cíclico para uso em veículos espaciais que opera com uma 
fonte de energia gerada por combustível nuclear cuja temperatura é de 1000 R e uma pia em 550 R que 
irradia o calor residual para o espaço profundo. Ele também afirma que este motor produz 5 hp enquanto 
rejeita o calor a uma taxa de 15,000 Btu / h. Essa afirmação é válida? 
 
 
 
7. O ar a 500 kPa e 400 K entra num bico adiabático a uma velocidade de 30 m / s e deixa 300 kPa e 350 K. 
Usando cálculos específicos variáveis, determina (a) a eficiência isentrópica, (b) a velocidade de saída e ( c) a 
geração de entropia. 
 
 
8. Um quilograma de ar está em um aparelho de pistão-cilindro que só pode trocar calor com um reservatório 
a 300 K. Inicialmente, este ar está a 100 kPa e 27ºC. Alguém afirma que o ar pode ser comprimido para 250 
kPa e 27ºC. Determine se esta reivindicação é válida através da análise de segunda lei do processo 
reivindicado.