Lista - Propriedades

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Disciplina: EAL P-321
Descrição: Lista de exercícios
Turma: ESA 3 | 1 bim. | Data:24/08/2016
Prof.(a): Marco Carlotti Coord.: Marcia Pulzatto
	
	
Aluno(a): No.: RM: 
	Nota:
1) Determine a fase ou as fases de um sistema constituído de H2O para as seguintes condições e esboce os diagramas p- e T- mostrando a posição de cada estado.
a) p=80 lbf/in2, T=312,07 °F
b) p=80 lbf/in2, T=400 °F
c) T=400 °F,p=360lbf/in2
d) T=320 °F,p=70lbf/in2
e) T=10 °F, p=14,7 lbf/in2
2) Os valores encontrados na resolução de problemas em geral não caem exatamente na grade de valores fornecidos pelas tabelas de propriedades e uma interpolação linear entre valores tabelados adjacentes se torna necessária. A tabela seguinte lista as temperaturas e os volumes específicos do vapor de amônia para duas pressões:
	p = 50 lbf/in2
	p = 60 lbf/in2
	T (°F)
	 (ft3/lb)
	T (°F)
	 (ft3/lb)
	100
	6,836
	100
	5,659
	120
	7,110
	120
	5,891
	140
	7,380
	140
	6,120
a) Determine o volume específico em ft3/lb para T=120 °F, p=54 lbf/in2. R: 6,62 ft3/lb
b) Determine a temperatura °F para p=60 lbf/in2, =5,982 ft3/lb. R: 127,94 °F
c) Determine o volume específico em ft3/lb para T=110 °F, p=58 lbf/in2. R: 6,015 ft3/lb
3) Determine o título da mistura bifásica líquido-vapor de:
a) H2O a 100 lbf/in2 com um volume específico de 3 ft3/lb. R: 67,6 %
b) Refrigerante 134ª a -40 °F com um volume específico de 5,7173 ft3/lb. R = 100 %.
4) Uma mistura bifásica líquido-vapor de H2O, a 200 lbf/in2, tem um volume específico de 1,5 ft3/lb. Determine o título da mistura para 100 lbf/in2 para o mesmo volume específico. R: 33,6 %.
5) Calcule o volume em m3 ocupado por 2 kg de uma mistura bifásica líquido-vapor de refrigerante 134a a -10 °C com um título de 80 %. R: 0,159 m3.
6) Um tanque rígido contém 5 lb de uma mistura bifásica líquido-vapor de H2O, inicialmente a 260°F com um título iguala 0,6. A transferência de calor para o conteúdo do tanque ocorreaté a temperatura alcançar a 320°F. Mostre o processo em umdiagrama p-. Determine a massa do vapor, em lb, inicialmente presente no tanque e a pressão final, em lbf/in2. R: 3 lb.
7) vapor é acondicionado em um tanque rígido e fechado. Inicialmente a pressão e a temperatura do vapor são 15 bar e 240 °C, respectivamente. A temperatura cai como resultado da transferência de calor para a vizinhança. Determine a pressão para a qual ocorre o início da condensação, em bar, e a fração da massa total condensada quando a temperatura alcança 100 °C. Qual a porcentagem de volume é ocupada pelo líquido saturado no estado final? R: 13,68 bar, 91,2 %, 0,64 %.
8) Uma mistura líquido-vapor de duas fases de H2O se encontrainicialmente a uma pressão de 450 lbf/in2. Se o ponto críticofor atingido quando aquecida em volume constante, determineo título no estado inicial. R: 3,06 %
9) Refrigerante 134a é submetido a um processo a pressão constante de 1,4 bar de T1=20 °C, para a condição de vapor saturado. Determine o trabalho do processo, em kJ por kg do refrigerante. R: -3,598 kJ/kg
10) Duas libras de refrigerante 134a, inicialmente a p1= 180 lbf/in2 e T1=120 °F, estão submetidas a um processo a pressão constante para um estado final onde o título é 76,5 %. Determine o trabalho para o processo em Btu. R:> -3,97 Btu
11) Uma montagem pistão-cilindro contém 0,04 lb de refrigerante 134a. O refrigerante é comprimido de um estado inicial, onde p1= 10 lbf/in2 e T1=20 °F, para um estado final, onde p2= 160 lbf/in2. Durante o processo, a pressão e o volume específico são relacionados por p=constante. Determine o trabalho, em Btu, para o refrigerante. R: -1,014 Btu.
12) Utilizando as tabelas para água, determine os valores das propriedades especificadas para cada estado indicado. Em cada caso, indique em esboços dos diagramas p- e T-.
a) para p=20 lbf/in2, T=400 °F, achar em ft3/lb e u em Btu/lb. R: 25,43 ft3/lb, 1145 Btu/lb
b) para p=20 lbf/in2, =16 ft3/lb, achar Tem °F e u em Btu/lb. R: 228°F, 901,3 Btu/lb
c) para T=900 °F, p=170 lbf/in2, achar em ft3/lb e h em Btu/lb. R: 4,734 ft3/lb, 1478 Btu/lb
d) para T=600 °F, =0,6 ft3/lb, achar p em lbf/in2 e u em Btu/lb. R: 885 lbf/in2, 1163 Btu/lb
e) para p=700 lbf/in2, T=650 °F, achar em ft3/lb e h em Btu/lb. R: 0,85 ft3/lb, 1312 Btu/lb
f) para T=400 °F, x=90 %, achar p em lbf/in2e em ft3/lb. R: 247,1 lbf/in2, 1,681 ft3/lb
g) para T=40 °F, =1950 ft3/lb, achar p em lbf/in2 e h em Btu/lb. R: 0,122 lbf/in2, 862 Btu/lb
h) para p=600 lbf/in2, T=320 °F, achar em ft3/lb e u em Btu/lb. R: 0,0176 ft3/lb, 290,1 Btu/lb
13) Avalie o volume específico, em ft3/lb, e a entalpia específica, em Btu/lb, da água a 200 °F e pressão de 2000 lbf/in2. R: 0,0165 ft3/lb, 172,60 Btu/lb
14) Avalie o volume específico, em m3/kg, e a entalpia específica, em kJ/kg, do refrigerante 134a a 41 °C e pressão de 1,4 MPa. R: 8,747.10-4 m3/kg, 107,69 kJ/kg.
15) Um tanque rígido fechado contém 3 kg de vapor de água saturada inicialmente a 140 °C. Ocorre transferência de calor e a pressão cai para 200 kPa. Os efeitos das energias cinética e potencial são desprezíveis. Para a água como um sistema, determine a quantidade de energia transferida por calor, em kJ. R: -2649 kJ.
16) Água líquida saturada e acondicionada em um tanque rígido fechado é resfriada para um estado final onde a temperatura é de 50 °C e as massas saturadas de vapor e líquido presentes são 0,03 e 1999,97 kg, respectivamente. Determine a transferência de calor para o processo, em kJ. R: -1,46.106 kJ.
17) Um tanque rígido bem isolado contém uma mistura de duas fases constituindo de 0,07 lb de água líquida saturada em 0,07 lb de vapor d’água saturado, inicialmente a 20 lbf/in2. Uma roda de pás agita a mistura até permanecer apenas vapor saturado no tanque. Os efeitos das energias cinética e potencial são desprezíveis. Para a água, determine a quantidade de energia transferida por trabalho, em Btu. R: -63,56 Btu
18) Vapor de Refrigerante 134a em um conjunto pistão-cilindropassa por um processo de pressão constante de vapor saturadoa 8 bar para 50°C. Determine o trabalho e a transferênciade calor do refrigerante, por massa unitária, ambos em kJ/kg.As alterações na energia cinética e potencial podem serdesconsideradas. R: 2,368 kJ/kg, 20,23 kJ/kg.
19) Cinco quilogramas de água, inicialmente um vapor saturado a 100 kPa, são resfriados para líquido saturado enquanto a pressão é mantida constante. Determine o trabalho e o calor transferido para o processo, em kJ. R: -846,5 kJ, -11290 kJ
20) Um sistema constituindo em 1 kg de H2O é submetido a um ciclo motor composto dos seguintes processos:
- Processo 1-2: aquecimento a pressão constante do vapor saturado a 10 bar.
- Processo 2-3: Resfriamento a volume constante para p3=5 bar, T3=160 °C
- Processo 3-4: compressão isotérmica com Q34=-815,8 kJ
- Processo 4-1: aquecimento a volume constante
Esboce o ciclo em diagramas T- e p-. Desprezando os efeitos das energia cinética e potencial, determine a eficiência térmica. R: 5 %.
21) Uma barra de aço (AISI 316) de massa de 50 lb, inicialmente a 200 °F, é colocada em um tanque aberto junto com 5 ft3 de água, inicialmente a 70 °F. Para a água e a barra como um sistema, determine a temperatura final de equilíbrio, em °F, desprezando a transferência de calor entre o tanque e sua vizinhança. Dados: ca=0,112 Btu/lb.°R, cw=0,998 Btu/lb.°R. R: 72 °F
22) Um tanque contém 0,042 m3 de oxigênio a 21 °C e 15 MPa. Determine a massa de oxigênio, em kg, utilizando o modelo de gás ideal. R: 8,24 kg.
23) Determine o erro percentual ao utilizar o modelo de gás ideal para determinar o volume específico de:
a) vapor d’água a 2000 lbf/in2, 700 °F. R: 38,8 %
b) vapor d’água a 1 lbf/in2, 200 °F. R: 0,23 %
24) Determine a temperatura, em K, de 5 kg de ar a uma pressão de 0,3 MPa e um volume de 2,2 m3. O comportamento do gás ideal pode ser admitido para o ar sob essas condições. R: 460 K.
25) Qual a razão das massas específicas, em kg/m3, do hélio e do ar, a 300 K e 100 kPa. Admita um comportamento de gás ideal. R: 0,138
26) Um tanque rígido.com um volume de 2 ft3, contém ar inicialmente a 20 lbf/in2, 500 °R. Se o ar recebe uma transferência de calor de 6 Btu de intensidade, determine a temperatura final, em °R, e a pressão final, em lbf/in2. Admita o comportamento de gás ideal e utilize o calor específico constante avaliado a 500 °R. R: 661 °R, 26,44 lbf/in2.
27) Gás argônio (Ar) inicialmente a 1 bar, 100 K, é submetido a um processo politrópico, com n=k, para uma pressão final de 15,59 bar. Determine o trabalho e a transferência de calor para o processo, em kJ por kg de argônio. Admitir o comportamento de gás ideal com . R: -62,41 kJ/kg; 
28) Uma montagem pistão-cilindro contém 1 kg do gás nitrogênio (N2). O gás se expande de um estado inicial, onde T1=700 K e p1=5 bar, para um estado final, onde p2=2 bar. Durante o processo, a pressão e o volume específico são relacionados por p1,3=constante. Admitindo o comportamento de gás ideal e desprezando os efeitos das energias cinética e potencial, determine o calor transferido, em kJ, utilizando.
a) um calor específico constante avaliado em 300 K; R: 32,9 kJ
b) um calor específico constante avaliado em 700 K; R: 25,15 kJ
c) dados da tabela T-11. R: 27,18 kJ.
29) Um sistema consiste em 2 kg de gás dióxido de carbono inicialmente no estado 1, onde p1=1 bar, T1=300 K. O sistema é submetido a um ciclo motor consistindo nos seguintes processos:
- Processo 1-2: volume constante para p2=4 bar
- Processo 2-3: expansão com p1,28=constante
- Processo 3-1: compressão a pressão constante
Admitindo o modelo de gás ideal, 2=43871 kJ/mol e desprezando os efeitos das energias cinética e potencial:
a) esboce o ciclo em um diagrama p-
b) determine a eficiência térmica. R: 12 %.