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PME 2378 – INTRODUÇÃO ÀS CIÊNCIAS TÉRMICAS

ALBERTO HERNANDEZ NETO

EXERCÍCIOS

SISTEMAS FECHADOS

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EXERCÍCIO 1

400 kPa

VaporH2O

400 kPa

VaporH2O

Fornecimento de 3.500 kJ

Estado 1

p1= 400 kPa

T1= 200°C

V1= 2 m3p2= 400 kPa

T2= ?

Um pistão sem atrito é usado para manter uma pressão constante de400kPa em um cilindro contendo vapor inicialmente a 200°C com um

volume de 2m3. Calcule a temperatura final se 3.500kJ de calor sãofornecidos.

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EXERCÍCIO 1

Sistema: massa de vaporModelo: tabelas termodinâmicas

Estado 1: p1= 400 kPa; T1= 200 C

Vapor superaquecido

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EXERCÍCIOS

v1= 0,53422 m3/kg

h1= 2860,51 kJ/kg

u1= 2646,83 kJ/kg

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Estado 2: p2= 400 kPa; m2= m1 = 3,74 kg

EXERCÍCIO 1

Aplicando a 1ª Lei para o sistema:

Admitindo processo reversível: δW =pdV

Eq. 01

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EXERCÍCIO 1

Tabelas termodinâmicas da água Eq. 3

02 variáveis02 equações

Eq. 01

Eq. 2

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EXERCÍCIO 1

Estimativa 1:• T2=250 C

• v2,Eq.3 = 0,59512 m3/kg• u2,Eq.3= 2726,11 kJ/kg

Refazer estimativa até convergência

Resultado final: T2=641,9 C

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EXERCÍCIO 2

Sistema: massa de ar

Modelo: gás perfeito

Por meio de um hélice, realiza-se 200kJ de trabalho sobre o ar nointerior de um recipiente isolado de volume de 2 m3. Se a pressãoe a temperatura iniciais forem 200 kPa e 100 C, respectivamente,

determine T e p finais.

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EXERCÍCIO 2

Aplicando a 1ª Lei para o sistema:

Estado 1: T1=100 C=373 K; p1=200 kPa;

V1=2 m3; RAR=0,287 kJ/kg.K; CvAR=0,717 kJ/kg.K

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EXERCÍCIO 2

Sendo recipiente isolado:

Logo:

Processo a volume constante:

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EXERCÍCIO 3

Sistema: massa de arModelo para o ar: gás perfeito

A figura mostra um conjunto cilindro-pistão com área da seçãotransversal igual a 0,1 m2 e altura de 10 m. O pistão, que é muito finoe tem massa desprezível, separa a câmara em duas regiões.Inicialmente, a região superior contém água a 20 C e a inferior

contém 0,3 m3 de ar a 300K. Transfere-se, então, calor à regiãoinferior de modo que o pistão inicia o movimento, provocando assimo transbordamento da região superior. Este processo continua atéque o pistão alcança o topo do cilindro. Admitindo g=9,81 m2/s ep0=100kPa, determine o calor transferido no processo.

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EXERCÍCIO 2

Aplicando a 1ª Lei para o sistema:

Estado 1: T1=300 K ; p1=?

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EXERCÍCIO 2

Para água a p0=100 kPa: líquido→vágua= 0,001030 m3/kg

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Estado 2: p2= p0= 100 kPa; V2=ztotal*Apistão=1 m3

EXERCÍCIO 2

Admitindo processo reversível:

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EXERCÍCIO 2

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EXERCÍCIO 2