Prova 1 - Termodinâmica 2020/2 ERE

Prévia do material em texto

UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO SUL 
ESCOLA DE ENGENHARIA – DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA MECÂNICA 
ENG03367 – TERMODINÂMICA A – TURMA B 
 
Nome e nº de matrícula: 
 
 
PRIMEIRA AVALIAÇÃO – 2020/2 
 
 
1. (1,5) O tanque cilíndrico mostrado na Figura 1 mede 100 mm no diâmetro interno e é mantido fechado 
por meio do pistão, o qual tem o movimento restrito pela ação da mola (de constante elástica 80 kN/m). O 
tanque contém ar e está ligado a uma linha de suprimento através de uma válvula. Inicialmente (1), a 
válvula está fechada e o pistão está apoiado nos batentes. Nesta condição, a mola não está deformada e o 
volume interno do cilindro é 1L. A válvula é então aberta e ar comprimido é alimentado ao cilindro. 
Quando o pistão está na iminência de se mover (2), a pressão é 150 kPa. Quando a válvula é fechada (3) o 
volume de ar no cilindro mede 1,5L, e a temperatura do gás é 80ºC. Pede-se preencher a Tabela 1 com o 
valor da propriedade ou com os códigos "NI" ou "I", que significam respectivamente "não informado" ou 
"indeterminado, que não é possível determinar". Admitir comportamento de gás ideal. 
 
 
Fig. 1 - Desenho esquemático questão 1 
 
 
 
Tab. 1 - Propriedades do ar contido no cilindro. 
Instante m (kg) V (L) T (ºC) p (bar) 
1 
2 
3 
 
 
 
2. (3,5) Um conjunto cilindro-pistão com pressão controlada por meio de uma mola contém refrigerante 
134a a 20ºC, título [idade/100] e volume 0,05 m3. O sistema é aquecido e o pistão se move devido à 
expansão do refrigerante. É notado que quando a última gota de líquido desaparece, a temperatura é 40ºC. 
O aquecimento termina quando a temperatura de (110 + [idade])ºC é atingida. Pede-se mostrar o processo 
em diagramas p-v e T-v, e determinar a pressão final, além do calor e do trabalho envolvidos, indicando se 
o trabalho foi realizado pelo sistema ou sobre o sistema. 
 
 
 
 
3.(2,5) Uma massa de ([ano de nascimento] – 1990) kg de ar é submetida a um processo com expoente 
politrópico igual a (1,3 + [dois dígitos finais do cartão UFRGS]/1000), a partir de uma condição em que a 
temperatura é 330ºC e a pressão mede 1 MPa. A razão entre a pressão final e a inicial é de 1/10. Admitir 
comportamento de gás ideal e determinar: a) a pressão e temperatura no final do processo; e b) o trabalho 
envolvido, explicando se é realizado pelo sistema ou sobre ele. 
4. (2,5) Uma linha de vapor de água recebe vapor superaquecido a 200 kPa e temperatura (150 + [idade])ºC. 
No ponto de retirada do vapor, situado a uma altura 1500 m acima da do ponto de alimentação, a pressão é 
125 kPa. Calor é perdido ao longo da tubulação, à taxa específica de 110 kJ/kg. Admitindo o escoamento 
em regime permanente, pede-se determinar: a) o diâmetro da tubulação na alimentação sabendo-se que o 
vapor escoa à taxa de 4000 kg/h com velocidade de 100 m/s; e b) a vazão volumétrica na saída, dado que o 
vapor se encontra saturado nessa posição.