Lista de Termodinamica - Diagrama de Mollier e 2a Lei

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2ª. Lista de Exercícios 
1 - Utilizando o diagrama de Mollier para água, indique a fase em cada caso: 
 0,2 MPa e 100ºC (liq. Comp.); 
 1 MPa e 24 kg/m3 (vap. Sup.); 
 0,01 MPa e 60ºC (vap. Sup.); 
 2 MPa e 180ºC (liq. Comp.); 
 4 MPa e 999 kg/m3 (liq. Comp.); 
 1 MPa e s = 4,4 kJ/kgºC (mistura liq. vapor); 
 
2 - Uma turbina recebe 150 kg/h de vapor de água com P = 5 MPa e T = 340 ºC. Se na saída 
da turbina o vapor encontra-se na temperatura de 180ºC e perde calor para o ambiente à 500 
kJ/h, pergunta-se, qual a fase do vapor de saída? Qual o trabalho de eixo gerado? (22,78 kW) 
Admita uma Turbina isoentropica. Utilize o Diagrama de Mollier da água. 
 
UTILIZANDO AS TABELAS DE VAPOR DE ÁGUA RESOLVA OS SEGUINTES 
EXERCÍCIOS: 
3 – Identifique o estado da água através das Tabelas de vapor nas seguintes condições: 
 45 ºC e 0,09771 kgf/cm2; (vapor ou liq. Sat.) 
 140 ºC e 300 kcal/kg (liq+vapor) 
 150 ºC e 10 kgf/cm2; (liq comp.) 
 135 ºC e 0,0001 m3/kg; (liq. comp.) 
 50 ºC e x = 30%; (liq+vapor) 
 250 ºC e 0,04 m3/kg; (liq.+vapor) 
 310 ºC e 80 kgf/cm2; (vap. Sup.) 
 170 ºC e 1,0 kcal/kg.K; (liq+vap) 
 0,6 kgf/cm2 e 90 ºC; (vap.Sup.) 
 4 kgf/cm2 e 0,3 m3/kg; (liq+vap) 
 10 kgf/cm2 e 120 ºC; (liq.Comp.) 
 40 ºC e 500 kcal/kg; (liq+vap) 
 20 ºC e 0,9 kcal/kg.K; (liq+vap) 
 
4- Qual o título (onde houver) e qual o valor dos volumes específicos da água nos seguintes 
casos: 
 4 kgf/cm2 e 142,9 ºC; (0,0011 e 0,4706 m3/kg) 
 4 kgf/cm2 e 500 kcal/kg; (69,9%, 0,329 m3/kg) 
 120 ºC e 1,1 kcal/kg.K; (55%, 0,4907 m3/kg) 
 90 ºC e 500 kcal/kg; (75,2%, 1,7757 m3/kg) 
 
5 – Determine a entalpia e o volume específico da água nas seguintes situações: 
 200 ºC e x = 80%; (574,3 kcal/kg, 0,1021 m3/kg) 
 90 ºC e x = 50%; (362,54 kcal/kg, 1,1810 m3/kg) 
 120 ºC e x = 75%; (514,6 kcal/kg, 0,6688 m3/kg) 
 
6 – (ENADE-2011) A respeito das propriedades termodinâmicas de um fluido de trabalho nas suas formas de 
líquido saturado, vapor saturado e mistura de líquido e vapor saturados em um processo que ocorre a pressão 
constante, conclui-se que: 
A) o título representa o percentual de líquido em uma mistura. 
B) a energia interna específica do sistema aumenta durante a vaporização. 
C) a entalpia específica da mistura é constante ao longo da vaporização. 
D) a temperatura da mistura aumenta durante a mudança de fase. 
E) o volume específico do líquido saturado, diminui com o aumento da pressão de operação. 
 
7 – Uma turbina é alimentada com 100 kg/h de vapor com P = 5 kgf/cm2 e T = 400 ºC. Se na 
saída da turbina o vapor se encontra com uma pressão de 1 kgf/cm2. Pergunta-se, qual a 
temperatura do vapor de saída? Qual o trabalho de eixo gerado? Admita que a turbina trabalhe 
isoentropicamente e não há perdas de calor para ambiente. (11,53 kW) 
 
 
8 – Vapor de água alimenta um tanque de aquecimento de leite a vazão de 120 kg/h, T = 90 
ºC e vapor saturado. Na saída tem-se liquido saturado a mesma temperatura. Qual a taxa de 
calor que esse vapor fornece? (65412 kcal/h) 
 
9 – Um tanque encamisado contém 100 kg de um alimento que deverá ser aquecido de 25 a 
80 ºC em 15 minutos. O tanque possui um agitador que dissipa 200 W. Dispõe-se de vapor de 
água à P = 2 kgf/cm2 e T = 120 ºC para realizar esse aquecimento através da camisa do 
tanque. Admitindo que a água saia do tanque como líquido saturado a T = 90 ºC, qual a vazão 
mássica de vapor necessária (kg/h)? (admita para o alimento Cp = 0,98 kcal/kgºC). (38,47 
kg/h) 
 
10 – A pasteurização de um suco de laranja deve ser feita com vazão de 200 kg/h de suco e 
temperatura de entrada do suco no pasteurizador de 5ºC e de saída 72 ºC. Utiliza-se vapor 
saturado a T = 100 ºC que sai do pasteurizador a mesma temperatura, porém como liquido 
saturado. Qual a vazão de vapor necessária kg/h? (Cp = 0,98 kcal/kgºC) (24.4 kg/h) 
 
11 – Vapor com vazão de 60 kg/h entra em um equipamento com T = 120 ºC e P = 1 kgf/cm
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sai como líquido saturado à 95 ºC. Em quantos minutos 500 kg de um alimento em um tanque 
serão aquecidos de 30ºC a 100 ºC se possui um agitador que dissipa 300W ? (Cp = 0,95 
kcal/kgºC) (0,99h) 
 
12 – Um processo de aquecimento de um produto (Cp = 0,9 kcal/kgºC) com 300 kg, que teve 
sua temperatura aumentada de 30ºC até 80 ºC, durou 30 minutos. O vapor utilizado entrava no 
equipamento com 100 ºC e x = 80% e saia como líquido saturado a mesma temperatura. Se o 
equipamento possui uma perda de calor para o ambiente de 1000 kcal/h, qual a vazão de 
vapor necessária? (64,95 kg/h) 
 
13 – Um alimento, massa 100 kg e Cp = 0,98 kcal;kgºC, é aquecido de 25 ºC até 90 ºC em 15 
minutos. Para tanto, utiliza-se 100kg/h de vapor saturado à 100 ºC que sai condensado na 
mesma temperatura. Qual a taxa de perda de calor desse equipamento para o ambiente? 
(28406 kcal/h) 
 
14 - Vapor de água (80 kg/h) alimenta um tanque de aquecimento de leite. O vapor entra a T 
= 118 ºC e título de 85% e sai como líquido saturado na mesma temperatura. O tanque possui 
um agitador (300 W) e perde para o ambiente 3200kcal/h na foram de calor. São aquecidos 
200 L de leite (d=1035kg/m3) de 5ºC a 82ºC em 27 minutos. Qual o calor específico desse 
leite? (0,929 kcal/kgºC)