Cap6_Termo

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Universidade Federal de Santa Catarina 
Departamento de Engenharia Mecânica 
EMC 5406 – Termodinâmica Aplicada 
Prof. Jader R Barbosa Jr. 
 
Capítulo 6. Misturas de Gases 
 
Exercícios Propostos 
 
1. Alguém alega que as frações mássicas e molares de uma mistura dos gases CO2 e N2O são 
idênticas. Isso é verdadeiro? Por quê? 
 
2. A composição do ar úmido na base molar é 78% de N2, 20% de O2 e 2% de vapor d´água. 
Determine as frações mássicas dos componentes. Respostas: 0,764, 0,224 e 0,013 
 
3. Uma mistura de gases consiste em 8 kmol de H2 e 2 kmol de N2. Determine a massa de 
cada gás e a constante de gás aparente da mistura. Respostas: 16 kg, 56 kg, 1,155 kJ/kg . K 
 
4. Considere um tanque rígido contendo uma mistura de dois gases ideais. Uma válvula é 
aberta e parte do gás escapa. Como resultado, a pressão do tanque cai. A pressão parcial de 
cada componente varia? E a fração de pressão de cada componente? 
 
5. Um tanque rígido contém 8 kmol de O2 e 10 kmol de CO2 a 290 K e 150 kPa. Estime o 
volume do tanque. Resposta: 289 m3 
 
6. Um tanque rígido que contém 1 kg de N2 a 25°C e 300 kPa está conectado a outro tanque 
rígido que contém 3 kg de O2 a 25°C e 500 kPa. A válvula que conecta os dois tanques é 
aberta e os dois gases podem se misturar. Se a temperatura da mistura final for 25°C, 
determine o volume de cada tanque e a pressão da mistura final. Respostas: 0,295 m3, 
0,465 m3, 422 kPa 
 
 
7. Propano e ar são fornecidos a um motor de combustão interna de forma que a razão ar-
combustível é de 16:1 quando a pressão é de 95 kPa e a temperatura é de 30°C. A razão de 
compressão do motor é de 9,5:1. Se o processo de compressão for isentrópico, determine o 
trabalho necessário para esse processo de compressão em kJ/kg de mistura. Admita que o 
motor de combustão pode ser aproximado como um sistema pistão-cilindro. Resposta: 
292,2 kJ/kg. 
8. Um tanque rígido de 0,9 m3 é dividido em dois compartimentos iguais por uma partição. 
Um compartimento contém Ne (neônio) a 20°C e 100 kPa, e o outro compartimento 
contém Ar (argônio) a 50°C e 200 kPa. A partição é removida e os dois gases podem se 
misturar. Uma quantidade de calor de 15 kJ é perdida para a vizinhança durante esse 
processo. Determine (a) a temperatura final da mistura e (b) a pressão final da mistura. 
Respostas: (a) 16,2°C (b) 138,9 kPa 
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9. Uma mistura equimolar dos gases hélio e argônio deve ser usada como fluido de trabalho 
em um ciclo de turbina a gás de circuito fechado. A mistura entra na turbina a 2,5 MPa e 
1300 K e se expande isentropicamente até uma pressão de 200 kPa. Determine o trabalho 
da turbina por unidade de massa da mistura. Admita que a mistura pode ser considerada 
como um gas ideal cujo k = cp/cv = 1,667. Resposta: 781,3 kJ/kg. 
 
10. Um tanque isolado que contém 1 kg de O2 a 15°C e 300 kPa está conectado a um tanque 
não isolado de 2 m3 que contém N2 a 50°C e 500 kPa. A válvula que conecta os dois 
tanques é aberta, e os dois gases formam uma mistura homogênea a 25°C. Determine (a) a 
pressão final do tanque (b) a transferência de calor e (c) a entropia gerada durante esse 
processo. Assuma que a temperatura do ambiente externo, T0 , é igual a 25°C. Respostas: 
(a) 444,6 kPa (b) 187,2 kJ (c) 0,962 kJ/K