LISTA PARA ESTUDO - TERMODINÂMICA

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UNISANTA– ENGENHARIA MECÂNICA 
TERMODINÂMICA APLICADA – LISTA DE EXERCÍCIOS 1: 
Propriedades das Substâncias Puras prof. Santoro 1 
1. (ref. Çengel, 3-26) Complete a tabela, para H2O: 
T, oC P, kPa v, m3/kg Descrição da fase 
50 4,16 
 200 vapor saturado 
250 400 
110 600 
 
2. (ref. Çengel, 3-30) Complete a tabela, para o refrigerante R-134a: 
T, oC P, kPa v, m3/kg Descrição da fase 
-8 320 
30 0,015 
 180 vapor saturado 
80 600 
 
3. (ref. Çengel, 3-34)Um arranjo cilindro-pistão contem 0,85 kg de refrigerante R-134a a -10oC. 
O pistão, que está livre para se movimentar possui uma massa de 12 kg e um diâmetro de 25 
cm. A pressão atmosférica local é de 88 kPa. Calor é transferido para o refrigerante R134a até 
que a temperatura atinja 15oC. Determine: 
a) a pressão final; 
b) a variação do volume do cilindro; 
c) a variação da entalpia do refrigerante R-134a. 
 
4. Uma indústria têxtil necessita de vapor d’água a 1,0 MPa e 340o C . Para esta 
finalidade, dispõe de uma caldeira elétrica especial que aquece a água inicialmente na 
condição de vapor úmido a 25º C, enquanto suas válvulas de bloqueio permanecem 
fechadas, até se obter o vapor no estado desejado. Nestas condições, pede-se: 
a) o título (se aplicável) (%) e a pressão(kPa) da água no estado inicial; 
b) mostrar o processo de aquecimento da água na caldeira num diagrama 
 T(oC) x v(m3/kg), indicando os valores de pressão (kPa), volume 
específico(m3/kg) e temperatura(oC) nos estados inicial e final. 
 
5. Um reservatório rígido e estanque, com capacidade de 150 litros contém vapor 
úmido de fluido refrigerante R-134a, inicialmente a 4º C. O fluido é então aquecido e 
notou-se que a fase líquida desaparece quando a temperatura atinge 40º C. Pede-se: 
a) a pressão no estado final do processo de aquecimento (kPa); 
b) a massa de R-134a presente no reservatório (kg); 
c) o título do fluido no estado inicial (%); 
d) esboçar o diagrama T( oC) versus v(m3/kg) do processo de aquecimento do 
 R-134a, indicando para os estados inicial e final as pressões (kPa), volumes 
 específicos(m3/kg) e temperaturas(oC) do fluido. 
 
6. (Apostila, exercício 2-8) Um tanque, cujo volume é de 0,053 m3, contém freon 12, 
(R-12) a 40 oC. O volume inicial de líquido no tanque é igual ao volume de vapor. Uma 
quantidade adicional de Freon - 12 é forçada para dentro do tanque até que a massa 
total dentro do tanque atinja 45 kg. Pede-se; 
 a) Qual o volume final de líquido no tanque admitindo-se que a temperatura seja de 
40 oC? 
 b) Que quantidade de massa foi adicionada ao tanque? 
 
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TERMODINÂMICA APLICADA – LISTA DE EXERCÍCIOS 1: 
Propriedades das Substâncias Puras prof. Santoro 2 
 
Solução: 
a) Volume final de líquido: Vf 
Determinação do volume específico final, vf 
vf = V/mf = 0,053/45 = 0,0012 m
3/kg 
 
Tabela de R-12 saturado, para 40º C: 
vL=0,7980x10
-3m3/kg e vV=0,0182 m
3/kg 
Então: 
vL≤ vf ≤ vV → é vapor úmido. 
 
Determinação do título final, xf 
xf = (vf – vL)/( vV – vL) = (0,0012-0,7980x10
-3) / (0,0182-0,7980x10-3) = 
0,0231 
Determinação da massa de líquido final, mL, f 
 
xf = mv, f / mf → mv,f = xf mf = 0,0231 x 45 = 1,0395 kg 
 
mf = mL, f + mv,f → mL, f = mf - mv,f = 45,0 – 1,0395=43,96 kg 
 
Determinação do volume de líquido final, VL, f 
VL, f = mL, f vL,= 43,96* 0,7980x10
-3 = 0,0351 m3 
 
 
b) massa adicionada ao tanque: 
Determinação da massa inicial, m0: 
m0 = VL, 0 / vL, 0 + VV, 0 / vV, 0 
 
Mas 
VL, 0 = VV, 0 = 0,053/2 m
3. 
 
Então: 
 
m0 =(0,053/2) (1/0,7980x10
-3 + 1/0,0182) = 34,66 kg 
 
Massa adicionada, mad: 
mad = mf – m0 = 45,0 – 34,66 = 10,34 kg