Prova 1 - Termodinâmica

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Escola de Engenharia Universidade Federal de Minas Gerais 
Departamento Eng. Química - Balanços Térmicos 
ª 
1 Prova 
Obs.: Para todas as equações monte uma tabela com os valores das propriedades por ponto, 
ou por estado de equilibrio. 
l] Um recipiente rígido tem um volume de 0,01 m3. Inicialmente, o tanque contém água
saturada a uma temperatura de 200 ºC e com uma qualidade de 0,4. O topo do tanque
contém uma válvula reguladora de pressão que mantém o vapor a pressão constante. Esse
sistema executa um processo por meio do qual ele é aquecido até que todo o líquido se
vaporiza. Determine a quantidade calor necessária (kJ) e a massa que saiu (kg). Você pode
admitir que não há queda de pressão na linha de saída. Q = 225,65 kJ; m = 0,1154 kg
V 
Válvula que mantém 
constante a pressão 
no sistema 
.-------
T, = 200º C 
x,=0,4 
V=0,01 m3 
2] Conforme ilustrado na figura abaixo, um conjunto cilindro-pistão contém O, 1 kg de
propano a uma pressão constante de 0,20 MPa. A transferência de energia por calor ocorre
lentamente para o propano, e o volume do propano aumenta de 0,0277 m3 até 0,0307 m3. O
atrito entre o pistão e o cilindro é desprezível. A pressão atmosférica local e a aceleração da
gravidade são de 100 kPa e 9 ,81 m/s2, respectivamente. Os efeitos das energias cinética e
potencial relativos ao propano são desprezíveis. Para o propano determine:
a) A temperatura do gás no estado inicial. T = 30 ºC
b) A temperatura no estado final. T = 60 ºC
c) Os estados físicos no estado inicial e final do sistema. R= Vapor superaquecido
d) A quantidade de calor transferida. Q = 5,4 kJ
+ 
Fig. P3.56 
Pa1JO = 100 kPa 
m =0,1 kg 
p=0,2MPa 
V 1 = 0,0277 m
3 
V2 = 0,0307 m
3 
1] Propõe-se usar um suprimento geotérmico de água quente para acionar uma turbina a
vapor d’água, utilizando o dispositivo esquematizado na Figura 01. Água a alta pressão, 1,5
MPa e 180 ºC, é estrangulada, num evaporador instantâneo adiabático, de modo a obter
líquido e vapor a pressão de 400 kPa. O líquido saturado sai pela parte inferior do
evaporador, enquanto o vapor saturado é retirado para alimentar a turbina. O vapor sai da
turbina a 10 kPa e com título igual a 90%. Sabendo que a turbina produz uma potência de 1
MW, determinar:
a) A vazão de água quente (1), em kg/h, que deve ser fornecida pela fonte geotérmica.
V1 = 123048 kg/h
b) Qual a temperatura no ponto 2? T2 = 143,6°C
4]
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Realce
FORMULARIO 
 H = U + PV 
 
M = x Mvap sat + (1-x) Mliqsat 
PV = nRT Qrev = T ∆S Wrev = 
 
Tabela de Vapor Saturado do Propano 
 
∆ U = Q − W ṁ( ∆ H ) = Q̇ − Ẇe
( ) eeessiiff WQHmHmUmUm
..
−=−+−
Tabela de Vapor Superaquecido do Propano