Lista de Exercícios Avaliativos - Área 1

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UNIVERSIDADE DO ESTADO DO AMAPÁ 
COLEGIADO DE ENGENHARIA QUÍMICA 
Professor Me. Manoel Rodrigues da Silva 
Disciplina: Termodinâmica da Engenharia Química II 
Turma EQU 18.1 
Lista de Exercícios Avaliativos – Área 1 
 
1. Um dispositivo horizontal cilindro/embolo e colocado em um banho termostático. O 
embolo desliza no cilindro com atrito desprezível, e uma forca externa o mantem em 
posição contra uma pressão inicial do gás de 14 bar. O volume inicial do gás e de 0,03 
m3. A forca externa sobre o embolo e gradualmente reduzida (reversível), permitindo a 
expansão isotérmica do gás até que o seu volume dobre. (a) Se o volume do gás estiver 
relacionado com a sua pressão de tal forma que o produto PV seja constante, qual o 
trabalho realizado pelo gás ao deslocar a forca externa? (b) Que quantidade de trabalho 
seria realizado, se a forca externa fosse subitamente reduzida (irreversível) a metade do 
seu valor inicial em vez de ser gradualmente reduzida? 
Resp. (a) -29.112 J (b) -21.000 J 
 
2. Calcule o volume da água vapor, usando o modelo de gás ideal, nas condições a 
seguir. Determine o erro percentual quando comparado aos valores das tabelas de vapor. 
a. P = 1 bar; T = 100 °C 
b. P = 1 bar; T = 500 °C 
c. P = 100 bar; T = 500 °C 
d. P = 100 bar; T = 1000 °C 
Resp. (a)1,62 %; (b) 0,126 %; (c) 8,87 %; (d) 0,823 % 
 
3. Usando dados das tabelas de vapor e interpolação linear, calcule o volume específico 
da água para P = 1,9 MPa e: 
a. T = 250 °C 
b. T = 300 °C 
c. T = 270 °C 
Resp. (a) 0,11821 m3/kg; (b) 0,13284 m3/kg; (c) 0,12406 m3/kg; 
 
4. Uma turbina alimentada com vapor d’água a 10 kg/s, 100 bar e 500 °C elimina vapor 
d’água saturado a 1 bar. (a) qual a potência da turbina? (b) uma turbina que opere desta 
forma é possível termodinamicamente? (c) Seria possível eliminar vapor d’água 
saturado a 20 bar? 
Resp.(a) – 7 MW, (b) sim (c) não 
5. Um equipamento operando em estado estacionário, é alimentado com 10 kg/ s de 
vapor d'água superaquecido a 4 MPa e 400 ºC. Este equipamento opera 
adiabaticamente, trabalho útil é produzido e as variações de energia potencial e cinética 
são desprezíveis. (a) Qual seria a potência produzida quando o equipamento descarrega 
vapor saturado a 1,2 MPa com qualidade de 100%? (b) Um equipamento operando 
desta forma é viável termodinamicamente? (c) Qual a condição do vapor (sub-refriado, 
saturado ou super-aquecido) no caso de máxima potência com a mesma pressão de 
saída? 
Resp. (a) -4,3 MW; (b) inviável; (c) super-aquecido entre 200 e 250 ºC 
 
 
1. Considere a equação de Berthelot dada a seguir. Determine as constantes a e b em 
termos das propriedades no ponto crítico. 
P=RT/(v−b) – a/(Tv2) 
Resp. b=vc/3 e a=9/8vcRTc
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2. A -30 °C a pressão de saturação do etano é de 10,6 bar. Calcule o volume molar das 
fases líquida e vapor utilizando a equação de Peng-Robinson nestas condições. Dados: 
Tc = 305,4 K Pc = 48,74 bar w=0,099 
Resp. 6.182.10-5 e 1,572 10-3 m3/mol 
3. Um vaso de 0.35 m3 é utilizado para armazenar propano líquido na sua pressão de 
vapor. Considerações de segurança requerem que, a uma temperatura de 320K, o 
líquido não ocupe mais de 80% do volume do vaso. Assim, utilizando a equação SRK, 
determine quantidade máxima de massa que pode ser armazenada no vaso. Dado: a 
pressão de vapor do propano a 320K, é de 16 bar. Consulte em outras fontes as 
propriedades críticas e fator acêntrico da substância. 
Resp. Aprox. 115 kg. 
 
4. Para água a 50 °C e 1bar, a compressibilidade isotérmica 𝜅 é igual a 44,18 10-6 bar-1. 
Até qual pressão a água deve ser comprimida para que a sua massa específica varie 1%? 
Admita que 𝜅 seja independente de P. 
Resp. 226,2 bar 
5. Para uma substância pura em uma única fase temos que u(T, v). Mostre 
matematicamente que para um gás ideal u(T, v) se reduz a u(T) e que cp = cv+R.