TERMODINAMICA BASICA 2°

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2) Um gás em um conjunto cilindro-pistão percorre um ciclo termodinâmico composto por três processos em série, iniciando no estado 1, onde p1 = 1 bar, ϑ1 = 1,5 m3, como a seguir: 
Processo 1-2: compressão com pϑ = cte, W12 = -104 kJ. U1 = 512 kJ, U2 = 690 kJ 
Processo 2-3: W23 = 0, Q23 = -150 kJ 
Processo 3-1: W31 = 50 kJ 
Não há variação na energia cinética e potencial. 
a) Determine Q12, Q31 e U3, todos em kJ. 
b) Esse ciclo pode ser de potência? Explique 
Resolução 
a) 
ΔU + ΔEC + ΔEP = Q – W 
Q12 = (U2 – U1) + W12 = (690 – 512) + (-104) 
Q12 = 74 kJ 
Q23 = (U3 – U2) + W23 
-150 = (U3 – 690) + 0 
U3 = 540 kJ 
Q31 = (U1 – U3) + W31 = (512 – 540) + 50 
Q31 = 22 kJ 
b) 
ƞ = Wciclo / Qentra 
Wciclo = W12 + W23 + W31 = -104 + 0 + 50 
Wciclo = -54 kJ 
Como o trabalho está sendo recebido pelo sistema, isso não poderia ser um ciclo de potência, pois ele deve entregar trabalho. 
3) Um tanque contém 10 kg de água a 90°C. Se 8 kg de água estiverem na forma líquida e o restante na forma vapor, determine: 
a) A pressão do tanque. 
b) O volume do tanque 
TERMODINAMICA BASICA 2°2017 PROVA DP CAIU NO ( SABADO)
Resolução: 
Para resolver esse problema será necessário o uso de tabelas termodinâmicas presentes nos livros. 
a) Da tabela termodinâmica para T = 90°C, temos: 
P = 70,14 kPa 
b) Da tabela 𝑣𝑙=0,00136𝑚3𝑘𝑔 𝑒 𝑣𝑣=2,36056𝑚3𝑘𝑔 𝑥=𝑚𝑣𝑚𝑡=210=0,2 𝑣=(1−𝑥)𝑣𝑙+𝑥𝑣𝑣=(1−0,2)0,00136+0,2(2,36056) 𝑣=4,73 𝑚3 
4) Um reservatório rígido e fechado de 0,5 m3 de volume é colocado sobre uma placa aquecida. Inicialmente o reservatório contém uma mistura bifásica de água líquida saturada e de vapor d’água saturado a 𝑝1=105𝑃𝑎 com título de 0,5. Após o aquecimento a pressão do reservatório é de 𝑝2=1,5𝑥105𝑃𝑎. Determine: 
a) A temperatura em °C, nos estados 1 e2. 
b) A massa de vapor presente nos estados 1 e 2, em kg. 
c) Considerando que o aquecimento continua, determine a pressão na qual o reservatório contém somente vapor saturado. 
Resolução: 
Para resolver esse problema será necessário o uso de tabelas termodinâmicas presentes nos livros. 
a) 
Da tabela para 𝑝1=105𝑃𝑎, 𝑇1=99,62℃ 𝑣𝑓1=0,001043 𝑚3/𝑘𝑔 e 𝑣𝑔1=1,69400 𝑚3/𝑘𝑔 
Da tabela para 𝑝2=1,5𝑥105𝑃𝑎, 𝑇2=111,37℃ 𝑣𝑓2=0,001053 𝑚3/𝑘𝑔 e 𝑣𝑔2=1,15933 𝑚3/𝑘𝑔 
b) 𝑣1=(1−𝑥1)𝑣𝑓1+𝑥1𝑣𝑔1 𝑣1=(1−0,5)0,001043+(0,5)1,69400=0,8475 𝑚3/𝑘𝑔 𝑣2=𝑣1=0,8475 𝑚3/𝑘𝑔 𝑚=𝜗𝑣=0,50,8475=0,59 𝑘𝑔 𝑚𝑔1=𝑥1𝑚=0,5(0,59)=0,295 𝑘𝑔 𝑣2=(1−𝑥2)𝑣𝑓2+𝑥2𝑣𝑔2 0,8475=(1−𝑥2)0,001053+𝑥21,15933 𝑥2=0,731 𝑚𝑔2=𝑥2𝑚=0,731(0,59)=0,431 𝑘𝑔 
c) 
interpolando para 𝑣2=0,8475 𝑚3/𝑘𝑔, temos 𝑝2=2,11𝑥105𝑃𝑎