Exercício 1 de Termodinâmica I

Prévia do material em texto

Exercício de Termodinâmica I – primeira lista 
1cal = 4,184 joules; 1 kgf/cm² = 0,1 MPa = 98,07 kPa 
1) Uma panela de pressão, em um determinado instante, contém água no estado 
líquido ocupando a décima parte do seu volume total. O vapor ocupa o restante 
do volume. Sabendo que a água está a uma pressão de 12 kgf/cm² e que o 
volume do recipiente é de 30 L. 
a) A massa de água no estado líquido; 
b) A massa de vapor; 
c) O título de vapor do conjunto; 
d) O volume específico do conjunto formado pelo líquido e pelo vapor. 
 
2) Sabe-se que para aquecer 20 kg de água sujeita a uma pressão p = 1,0 
kgf/cm², a partir de 25 ºC, foram consumidas 1600 kcal. Calcular a temperatura, 
a entalpia específica e a entropia específica da água após o aquecimento. c = 
0,9985 kcal/kg ºC; 
 
3) Um sistema de pistão está sujeita a uma pressão de 10 Mpa. Sabendo que no 
interior do recipiente foi colocado 2,0 kg de água a 25 ºC e aquecido até que 
500 g do líquido transformasse em vapor. Calcule: A) o volume específico da 
mistura. B) A massa de líquido e o volume de líquido. C) A massa de vapor e o 
volume de vapor. D) A energia necessária, em KJ, para aquecer o fluido até o 
ponto final. 
 
4) Um cilindro contém 5 kg de uma mistura de líquido e vapor de água que ocupa 
um volume de 7,5 m³ quando sujeito à pressão de 1 kgf/cm². Por efeito de uma 
força externa, o êmbolo é movimentado para baixo sem atrito e lentamente até 
que a pressão da mistura seja elevada para 10 kgf/cm². Em seguida, retira-se 
calor provocando-se a condensação do vapor em um processo a pressão 
constante, até reduzir o título a 20%. Pede-se para: 
a) Calcular o volume específico, o título e a entropia do estado inicial; 
b) Calcular o título e o volume total do estado intermediário; 
c) Calcular a variação de entalpia etre o estado intermediário e o final; 
d) Calcular o volume final. 
 
 
5) Uma mistura de líquido e vapor de água ocupa um volume de 20 litros e tem 
massa total igual a 2,0 kg. Sabe-se que o título da mistura é de 20 % e que o 
volume específico da fase líquida é ν(l) = 0,001 m³/kg. 
a) Calcule o volume específico da mistura; 
b) Calcule as massas de líquido e de vapor da mistura; 
c) Calcule o volume específico do vapor; 
d) Calcule o volume total ocupado pelo vapor. 
6) Calcular a expressão do calor utilizado em uma caldeira em regime 
permanente, para transformar água do estado líquido para o estado de vapor 
superaquecido. Suponha que a quantidade de vapor produzido seja 𝑚𝑣̇ =15000 
kg/h, que o líquido entre na caldeira saturado a 50 kgf/cm² e que o vapor saia 
na mesma pressão a 500 ºC. 
 
7) O vapor produzido pela caldeira anterior é utilizado em uma turbina. 
Suponhamos que seja dada a pressão do vapor na saída, igual a 0,5 kgf/cm². 
Desejamos calcular a potência da turbina, adotando-se teoricamente um 
funcionamento ideal, isto é, adiabático e reversível. Em outras palavras, não há 
perda de calor pela carcaça da turbina e a passagem do vapor através dela se 
faz sem atrito.