Termodinâmica - Estudo Dirigido 4

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ESCOLA ENGENHARIA DA UNIVERSIDADE FEDERAL MINAS GERAIS 
DEPARTAMENTO ENGENHARIA QUÍMICA 
TERMODINÂMICA FÍSICA 
ESTUDO DIRIGIDO 04 
1] Verificar se a água, em cada um dos estados abaixo, é um líquido comprimido (LC), um vapor 
superaquecido (VSA), ou uma mistura de líquido e vapor saturado:
a) P = 18 MPa e V = 0,003 m3/kg R =_________________
b) P = 1 MPa e T = 150 C R = _________________ 
c) T = 200 C e V = 0,2 m3/kg R =__________________ 
d) P = 10 kPa e T = 10 C R = _________________ 
2] Verificar se o Refrigerante 22 (R-22), em cada um dos estados abaixo, é um LC, um VSA, ou uma mistura
de líquido e vapor saturado (Neste caso vocês terão que procurar em outros livros a tabela de vapor para esta
substância, largamente utilizada em sistemas de refrigeração):
a) T = 50 C e V = 0,5 m3/kg R = ________________ 
b) P = 1 MPa e T = 20 C R = ________________ 
c) P = 0,1 MPa e V = 0,1 m3/kg R = ________________ 
3] Determinar a fase e as propriedades faltantes :
a) R-22 T = 10 C V = 0,036 m3/kg P = ____________kPa; X = _______________ 
b) Água V = 0,2 m3/kg X = 0,5 P = ____________kPa; T = _______________C 
4] 
5] Steam with a quality of 0,85 expands in a mechanically reversible, nonflow process at constant quality
from 200 to 40 ºC. Determine;
a) Q = __________________kJ
b) W = __________________kJ
6] Vapor água é introduzido numa turbina que opera no estado estacionário com uma taxa mássica de 4600
kg/h. A turbina desenvolve uma potência de 1000 kW. Na entrada, a pressão é 6100 kPa, a temperatura é 400
C, a velocidade é 10 m/s. Na saída a pressão é 10 kPa, a qualidade (x) é 0,90 (90%), e a velocidade é de 50
m/s. Calcule a taxa de transferência de calor entre a turbina e a vizinhança, Q = ___________________kW
1. 
a. Mistura líquido vapor
b. LC
c. VSA
d. LC
2. 
a. VSA
b. LC
c. Mistura líquido vapor
3. 
a. VSA
𝑃 = 660,66 𝑘𝑃𝑎, 𝑋 > 1
b. 0,5 𝑉𝑣𝑎𝑝 + 0,5 𝑉𝑙𝑖𝑞 = 0,2 𝑚
3𝑘𝑔−1
Desprezando 𝑉𝑙𝑖𝑞:
𝑉𝑣𝑎𝑝 = 0,4 𝑚
3𝑘𝑔−1
𝑃 = 4,687 𝑏𝑎𝑟 = 468,7 𝑘𝑃𝑎
𝑇 = 149,38 °𝐶
4. 
a. O caminho 1 apresenta maior trabalho. O caminho 3 apresenta menor trabalho.
b. ∆𝑈 = 𝑄 − 𝑊 > 0
Como a diferença de energia interna é a mesma para os três processos, quanto maior o
trabalho exercido pelo sistema, maior o calor recebido. O valor de 𝑄 é maior em 1, sendo esse
calor absorvido pelo sistema.
5. ∆𝑈 = (0,85 × 2430,1 + 0,15 × 167,56)
𝑘𝐽
𝑘𝑔
− (0,85 × 2595,3 + 0,15 × 850,65)
𝑘𝐽
𝑘𝑔
= −242,88
𝑘𝐽
𝑘𝑔
𝑣0 = 0,108463475
𝑚3
𝑘𝑔
𝑣𝑓 = 16,59470117
𝑚3
𝑘𝑔
𝑊 = ∫ 𝑃𝑑𝑣
𝑣𝑓
𝑣𝑜
 
𝑊 = ∫ 146938(𝑣)−1,064𝑑𝑣
16,59470117
0,108463475
 
𝑊 = 728,53
𝑘𝐽
𝑘𝑔
a. 𝑄 = ∆𝑈 + 𝑊 = 485,65
𝑘𝐽
𝑘𝑔
 
b. 𝑊 = 728,53
𝑘𝐽
𝑘𝑔
 
6. �̇�(𝐻𝑠 − 𝐻𝑒) +
�̇�
2
(𝑉𝑠
2 − 𝑉𝑒
2) = �̇�𝑣𝑐 − �̇�𝑣𝑐 
46
36
𝑘𝑔
𝑠
(0,10 × 191,83 + 0,9 × 2584,7 − 3175,255)
𝑘𝐽
𝑘𝑔
+
23
36
𝑘𝑔
𝑠
 (2500 − 100)
𝑚2
𝑠2
= �̇� − 1000 𝑘𝑊 
�̇� = −58,82 𝑘𝑊