Lista 5 - Com resolução

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Termodinâmica I para Engenharia Química 
Prof. Eduardo R. A. Lima 
Lista 5 
 
1. Duas caldeiras, ambas operando a 200 psia, descarregam iguais quantidades de vapor 
d’água em uma mesma tubulação de vapor. O vapor oriundo da primeira caldeira 
encontra-se superaquecido a 420
o
F e o da segunda caldeira é úmido, com uma qualidade 
(fração mássica de vapor) de 96%. Supondo mistura adiabática e variações desprezíveis 
nas energias cinética e potencial, qual é a condição de equilíbrio após a mistura? Qual a 
variação de entropia por lbm de mistura? 
 
2. Um tanque de 70 kg com capacidade de 1,5 m3 inicialmente a uma pressão de 0.1 bar e 
uma temperatura de 50
o
C contém uma pequena quantidade de vapor d’água em seu 
interior. Este tanque é então preenchido com vapor d’água a 400oC e 10 bar, até que sua 
pressão interna se iguale à pressão de alimentação. Qual a massa de vapor alimentada no 
tanque e qual a temperatura final do tanque? Considere a temperatura do tanque sempre 
igual à do vapor em seu interior e que não há transferência de calor entre o tanque e o 
meio externo. Utilize a tabela de vapor d’água, sem fazer a consideração de gás ideal. 
Dado: Cp(tanque) = 0.46J/(g
o
C). 
 
3. Em um tanque com 4m3 encontram-se 1500 kg de água líquida a 250oC em equilíbrio 
com seu vapor, que preenche o restante do tanque. Uma quantidade de 1000 kg de água a 
50ºC é bombeada para o interior do tanque. Qual é a quantidade de calor que deve ser 
adicionada durante este processo para que não haja variação da temperatura no interior do 
tanque? 
 
4. Em um tanque de 50 m3, perfeitamente isolado, há 16000 kg de água a 25oC distribuídos 
entre as fases líquida e vapor. Vapor d’água saturado a 1500 kPa é alimentado no tanque 
até que a pressão no seu interior atinja 800 kPa. Qual a massa de vapor adicionada? 
 
5. Uma turbina a vapor opera adiabaticamente a uma potência de 3500 kW. Vapor d’água 
entra na turbina a 2400 kPa e 500
o
C e sai da turbina como vapor saturado a 20 kPa. Qual 
é a vazão do vapor e qual a eficiência da turbina? 
 
6. Vapor d’água saturado a 125 kPa é comprimido adiabaticamente em um compressor 
centrífugo até 700 kPa, a uma vazão de 2,5 kg/s. A eficiência do compressor é de 78%. 
Qual é a potência necessária no compressor e quais são a entalpia e a entropia do vapor 
em seu estado final? 
 
7. Uma bomba opera adiabaticamente com água líquida sendo alimentada a 25oC e 100kPa, 
a uma vazão mássica de 20 kg/s. A pressão de descarga é de 2000 kPa e a eficiência da 
bomba é de 75%. Determine a potência requerida pela bomba e a temperatura da água na 
descarga. Dado: Cp = 4,178 kJ/(kg.K) ;  = 257,2x10-6K-1 (constantes).