02 Exer Resol Propriedades termodinamicas

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UNIVERSIDADE ZAMBEZE 
FACULDADE DE CIÊNCIAS E TECNOLOGIA 
CURSO ENGENHARIA MECATRÔNICA. 
 
Tema 2. Propriedades Termodinâmicas 
Exercícios Resolvidos 
1. Considere o ar atmosférico como um gás ideal e determine o volume específico e a densidade para a 
pressão atmosférica padrão na temperatura de 20 oC. (adopte a massa molecular do ar = 28,97 kg/kmol, 
= 8 314 J/ kmol-K) 
 
 
2. Um tanque cilíndrico vertical contém 4,0 kg de monóxido de carbono gás à temperatura de -50 OC. O 
diâmetro interno do tanque é, D=0,2 m e o comprimento, L=1,0 m. Determinar a pressão, em bar, 
exercida pelo gás usando: 
a) O modelo de gás ideal, 
 
 
 
b) O modelo de van der Waals 
c) O modelo de Redlich – Kwong 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
3. Determine: 
a) O volume específico, a energia interna específica, a entalpia específica, e a entropia específica para 
líquido e vapor saturado da água na pressão de saturação de 2,5 MPa. 
b) O volume específico, a entalpia específica e a entropia específica para a água com pressão de 10 bar e 
temperatura de 300 OC. 
 
 
4. Vapor de água inicialmente a 4,0 MPa e 300 oC (estado 1) está contido em um conjunto êmbolo - 
cilindro. A água é então resfriada a volume constante até sua temperatura alcançar 200 oC (estado 2). A 
seguir a água é comprimida isotermicamente até um estado onde a pressão é de 2,5 MPa (estado 3). 
a) Determine o volume específico nos estados 1, 2 e 3, em m3/ kg e o título no estado 2 se o estado 2 
for de vapor húmido. 
b) Localize os estados 1, 2 e 3 e esquematize os processos em um diagrama T- v e P- v. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
5. Em um equipamento de refrigeração industrial, cujo fluido de trabalho é a Amónia, (R-717) o dispositivo 
de expansão (válvula de expansão termostática) reduz a pressão do refrigerante de 15,850 kgf/cm2 e 
líquido saturado (estado1) para a pressão de 1,940 kgf/cm2 e título, X = 0,212 (estado 2). 
 Determinar: 
a) O volume específico, a temperatura e a entalpia específica nos estados 1 e 2 
b) Representar o processo de expansão na válvula nos diagramas h-s e P-h 
c) A que processo ideal mais se aproxima o processo de expansão na válvula de expansão termostática 
(isocórico, isotérmico, isentrópico, isentálpico, isobárico) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
6. Considere um cilindro de volume interno igual a 0,14 m3, contendo 10 kg de refrigerante R-134a. O 
cilindro é usado para fins de reposição de refrigerante em sistemas de refrigeração. Em um dado dia a 
temperatura ambiente é de 26oC. Admita que o refrigerante dentro do cilindro está em equilíbrio 
térmico com o meio ambiente e determine a massa de refrigerante no estado líquido e no estado vapor 
no interior do cilindro. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
7. Uma turbina a vapor pode ser operada em condições de carga parcial estrangulando-se o vapor que 
entra na turbina através de uma válvula (o processo de estrangulamento na válvula e um processo 
isentálpico). As condições de vapor de água na linha de alimentação são P1= 10 bar e T1= 300oC. O vapor 
deixa a turbina com uma pressão de P3=0.1 bar. Como hipóteses simplificadora adoptemos que a 
turbina e uma "Maquina Adiabática Reversível" (processo de expansão isentrópico). Pede-se indicar os 
processos em diagrama h-s e obter os dados de h, s, x e T para as seguintes condições: 
a) Turbina operando em plena carga. 
b) Turbina operando em carga parcial com pressão na saída da válvula de estrangulamento (VRP) 
P2= 5 bar 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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