TERMODINAMICA Lista de Exercicios 1

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10/08/2016 
 
TERMODINÂMICA 
Prof.: Bernardino Pereira Neto 
 
LISTA DE EXERCÍCIOS – 1 
 
 
1.1 - Água é aquecida no interior de um dispositivo cilindro-pistão vertical sem atrito. O pistão tem massa de 20 kg e área seção transversal 
de 200 cm2. Se a pressão atmosférica local for de 100 kPa, determine a temperatura na qual a água começará a ferver. 
 
1.2 - Um reservatório rígido contém 2 kg de refrigerante-134a a 800 kPa e 120 oC. Determine o volume do reservatório. Resp.: 0,0753 m3. 
 
1.3 - Um reservatório rígido de 0,50 m3 de capacidade contém 10 kg de refrigerante-134a a - 20 oC. Determine (a) a pressão no interior do 
reservatório; (b) o volume do reservatório ocupado pela fase líquida. 
 
1.4 - Complete esta tabela para a água: 
 
T, oC P, kPa v, m3/kg Descrição da fase 
50 4,1600 
 200 Vapor saturado 
250 400 
 
1.5 - Complete esta tabela para o refrigerante-134a: 
 
T, oC P, kPa v, m3/kg Descrição da fase 
- 8 320 
30 0,01500 
80 600 
 
1.6 - Um tanque rígido de 1,80 m3 de capacidade contém água a 220 oC. Um terço do volume está na fase líquida e o restante sob a forma de 
vapor. Determine (a) a pressão do vapor d’água; (b) a massa de vapor; (c) a massa de líquido; (d) o título da mistura saturada; (e) o volume 
específico da mistura saturada. Resp.: 2,3196 MPa; 13,938 kg; 504,20 kg; 2,69%; 3,4739x10-3 m3/kg. 
 
1.7 - Um reservatório rígido fechado de 500 litros de capacidade sofre um processo de aquecimento. Inicialmente o reservatório contém 
uma mistura saturada líquido-vapor d’água com título de 50% à pressão de 100 kPa. Após o processo de aquecimento a pressão no interior do 
reservatório é de 150 kPa. (a) Determine a temperatura do sistema no início do processo. (b) Determine a temperatura do sistema no final do 
processo. (c) Determine a massa de água no interior do reservatório. (d) Determine a massa de vapor no início do processo. (e) Determine a 
massa de líquido no início do processo. (f) Determine o título no final do processo (se for o caso). (g) Esboce o processo em um diagrama P-v. 
(h) Esboce o processo em um diagrama T-v. 
 
1.8 - Um reservatório rígido fechado de 5 litros de capacidade sofre um processo de aquecimento. Inicialmente o reservatório contém uma 
mistura saturada líquido-vapor d’água com título de 50% à pressão de 100 kPa. Sabe-se que após o processo de aquecimento só existe vapor 
saturado no interior do reservatório. (a) Determine a temperatura do sistema no início do processo. (b) Determine a pressão do sistema no final 
do processo. (c) Determine a massa de água no interior do reservatório. (d) Determine a massa de vapor no início do processo. (e) Esboce o 
processo em um diagrama P-v. Resp.: 99,61 oC; 210,33 kPa; 5,8992x10-3 kg. 
 
1.9 - Um conjunto cilindro-pistão vertical contém 100 g de água a 100 oC. O pistão é livre para se mover lentamente no interior do cilindro. 
A pressão atmosférica local é de 100 kPa e a aceleração da gravidade é de 10 m/s2. A massa do pistão é de 50 kg e a área da seção transversal do 
cilindro é de 0,01 m2. Aquece-se o sistema até que sua temperatura atinja 220 oC, (a) Determine a pressão do sistema durante o processo. 
(b) Esboce o processo em um diagrama P-v. (c) Calcule a variação de volume do sistema durante o processo. 
 
1.10 - Um conjunto cilindro-pistão vertical contendo 40 g de amônia, inicialmente a 2,50 bar e 3 oC é resfriado até atingir o estado de vapor 
saturado. O pistão é livre para se mover no interior do cilindro. (a) Esboce o processo em um diagrama P-v. (b) Calcule a variação de volume do 
sistema durante o processo. Resp.: - 0,0014972 m3. 
 
1.11 - Uma massa de 50 g de amônia contida no interior de um dispositivo cilindro-pistão vertical é submetida a dois processos em série. No 
primeiro processo a amônia é resfriada, à pressão constante (processo isobárico), de 10 bar e 80 oC até o estado de líquido saturado. Em um 
segundo processo a amônia é resfriada, a volume constante (processo isométrico), até atingir a pressão de 2 bar. (a) Esboce o processo global 
em um diagrama P-v. (b) Determine a temperatura final da amônia. (c) Determine o título da amônia em seu estado final. (d) Calcule a variação 
de volume da amônia para o processo global. (e) Determine a variação de energia interna da amônia para o processo global. 
 
1.12 - Uma massa de 250 g de água contida no interior de um dispositivo cilindro-pistão vertical é submetida a dois processos em série. No 
primeiro processo a água é resfriada, à pressão constante (processo isobárico), de 10 bar e 400 oC até o estado de vapor saturado. Em um 
segundo processo a água é resfriada, a volume constante (processo isométrico), até atingir a temperatura de 150 oC. (a) Esboce o processo 
global em um diagrama P-v. (b) Determine a pressão final da água. (c) Determine o título da água no estado final. (d) Calcule a variação de 
volume da água para o processo global. (e) Determine a variação de energia interna da água para o processo global. 
Resp.: 476,16 kPa; 9,1980x10-5; - 0,07637 m3; - 581,51 kJ. 
 
 
 
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1.13 - Um reservatório rígido fechado contém amônia inicialmente a 4 bar e 10 oC. O reservatório é resfriado até que sua pressão interna 
atinja 200 kPa. (a) Esboce o processo em um diagrama T-v; (b) Determine a temperatura final; (c) Determine o título no estado final (se for o 
caso). (d) Se a massa de amônia contida no reservatório for de 300 g, determine o seu volume. 
 
1.14 - Um reservatório rígido fechado contém amônia inicialmente no estado de vapor saturado a - 4 oC. A amônia sofre um processo até que 
sua pressão atinja 450 kPa. (a) Esboce o processo em um diagrama T-v; (b) Determine a temperatura final; (c) Se a massa de amônia for de 40 g, 
determine o volume do reservatório. Resp.: 46,41 oC; 0,01336 m3. 
 
1.15 - Um reservatório rígido fechado de 1,50 m3 de volume contém inicialmente Refrigerante-134a como uma mistura bifásica líquido-
vapor a 10 oC. O refrigerante é aquecido até um estado final em que a temperatura é de 52 oC e o título é de 95%. (a) Esboce o processo em um 
diagrama T-v. (b) Determine a pressão final. (c) Determine a massa do refrigerante contida no reservatório. (d) Determine o título do refrigerante 
no início do processo. (e) Determine a massa de vapor no início do processo. 
 
1.16 - Um reservatório rígido fechado de 1,25 m3 de volume contém inicialmente Refrigerante-134a como uma mistura bifásica líquido-
vapor a 48 oC e o título é de 80%. O refrigerante é resfriado até um estado final em que a temperatura é de 4 oC. (a) Esboce o processo em um 
diagrama T-v. (b) Determine a pressão inicial. (c) Determine a pressão final. (d) Determine a massa do refrigerante contida no reservatório. 
(e) Determine o título do refrigerante no final do processo. (f) Determine a massa de líquido no início do processo. (g) Determine a massa de 
líquido no final do processo. Resp.: 1,2536 MPa; 337,90 kPa; 0,012931 m3/kg; 20,4%; 19,333 kg; 76,947 kg. 
 
1.17 - Propano está contido em um reservatório rígido fechado com um volume de 1 m3. Inicialmente, a pressão e a temperatura são de 8 bar 
e 80 oC, respectivamente. A temperatura do sistema é reduzida como resultado de um processo de transferência de calor para a vizinhança. 
(a) Determine a temperatura na qual a condensação do propano se inicia. (b) Determine a fração da massa total que se encontra condensada 
quando a pressão no interior do reservatório atingir 5 bar. (c) Qual o volume ocupado pelo líquido saturado no estado final. 
 
1.18 - Uma massa de 1 kg de propano está contida em um dispositivo cilindro-pistão vertical . Inicialmente o propano encontra-se a 
1,20 MPa e 70 oC. O sistema é resfriado a pressão constanteaté atingir a temperatura de 20 oC. (a) Esboce o processo em um diagrama P-v. 
(b) Determine a variação de volume do propano durante o processo. Resp.: - 0,044571m3. 
 
1.19 - Um tanque rígido de volume igual a 2,50 m3 contém 15 kg de uma mistura saturada líquido-vapor de água a 75 oC. Em seguida a água 
é aquecida lentamente. Determine a temperatura na qual o líquido do tanque é completamente vaporizado. Esboce o processo em um diagrama 
T-v com relação às linhas de saturação. Resp.: 187,0 oC. 
 
1.20 - Um tanque rígido contém vapor d’água a 250 oC e a uma pressão desconhecida. Observa-se que quando o tanque é resfriado e atinge a 
temperatura 150 oC, o vapor começa a condensar. Determine pressão inicial no interior do tanque. Resp.: 602,82 kPa.