Trabalho Termodinâmica

ESAMC Curso Termodinâmica Disciplina XXX Docente Felipe França Giacometti Acadêmicoa Nota Lista de exercícios 01 Horário de Entrega 2609 até as 2100 Instruções 1 A lista de exercícios é individual com consulta e composta de questões abertas e de múltipla escolha 2 A resposta final de cada questão deve ser feita com caneta ou marcação eletrônica 3 Indique as considerações aplicadas Nota Por ser lista de exercícios favor descondiserar os pesos das questões servirá apenas de marcador de grau de dificuldade 1 15 Existem quarenta quilogramas de nitrogênio a 600 C no recipiente de 2 m³ Qual é a pressão do recipiente utilizando a Lei do gás ideal b Van der Waals c Equação de BeattieBridgeman 2 05 Um volume de 4 m³ contém 2 kg de um gás desconhecido a 400 kPa e 112 C Qual gás ocupa o volume 3 15 Determine o volume específico do vapor de água superaquecido a 35 MPa e 450 C usando a Equação do gás ideal b Diagrama generalizado de compressibilidade c Tabelas de vapor Determine o erro envolvido 4 05 Água é mantida a uma temperatura constante de 200 C enquanto o volume específico muda de 0002 m³kg para 02 m³kg Selecione o diagrama que melhor representa este processo Explique como chegou na sua resposta Página 1 de 3 5 05 Quando você toma banho com água muito quente a água é a Líquido comprimido b Mista c Água saturada d Superaquecida 6 10 Por que quando utilizada a tabela de vapor saturado posso utilizar apenas uma entrada T ou P e quando utilizada a tabela de vapor superaquecido ou líquido comprimido é preciso duas propriedades de entrada Explique utilizando um diagrama de fases 7 05 O ar em uma casa é mantido a 22 C O ar externo a casa está a 28 C Qual a diferença na densidade do ar entre as partes interna e externa da casa 8 10 Determine u e h para água a 60 C e 10 MPa utilizando a Tabela de líquido comprimido b Tabela de saturação 9 15 Determine a temperatura e o título se aplicável para a água com volume especifico de 05 m³kg e 300 kPa Esboce um diagrama Tv 10 15 A figura mostra num diagrama PV transformações de 56g de gás nitrogênio N2 em um reservatório selado A temperatura T1 do gás no estado 1 é 87 C Determine a A pressão do gás no estado 1 em kPa b A temperatura no estado 2 Página 2 de 3 Termodinâmica 1 m 40kg V 2m³ T 600C 87315 K M 280134 kgkmol n mM 40280134 n 14279 kmol nº de mol v Vn 214279 v 14007 m³kmol vol molar Ru 8314462618 kPam³kmolK const universal dos gases 2 Lei do gás ideal p RuT v 831446261887315 14007 p 518307 kPa 5183 MPA b Van der Waals p a v² v b RuT p RuT v b a v² a 27Ru²tc² 64 Pc 278314462618²12622 643394 a 1368545 kPam⁶kmol² b 83144626181262 83394 b 00386449 m³kmol p 831446261887315 14007 00386449 1368545 14007² p 326037 kPa tc 12622 K Pc 3394 bar 3394 kPa temperatura e pressão crítica do nitrogênio Página 3 de 3 c Beattie Bridgeman constante p1 N2 A0 1362315 kPam⁶ kmol² a 002617 m³kmol B0 005046 m³kmol b 000691 m³kmol c 420 x 10⁴ m³K¹kmol A A0 1 a v 1362315 1 002617 14007 A 1336862 kPam⁶ kmol² B B0 1 b v 005046 1 000691 14007 B 005070894 m³kmol e c v³ 420 x 10⁴ 1400787315³ e 450 x 10¹³ desprezível p Ru T 1 e v B A v² 831446261887315 1 450 x 10¹³ 14007 005070894 1336862 14007 ² p 530257 kPa 2 v 4m³ m 2kg v V m 4 2 v 2 m³kg p 400 kPa T 112C 38515 k p v RT R p v T 4002 38515 R 2077 kJ kgk R Ru M M RuR 8314 2077 M 4¹ kg kmol Hélio tem M 400264 kgkmol então o gás é hélio 3 p 35 MPa 3500 kPa T 450C 72315 K R 04615 kJkgK 04615 kPam³kgk a Gás ideal V RT p v 04615 72315 3500 v 009535 m³kg b propriedades t c 647096 K p c 22064 MPa e w 0344 Tr T Tc 72315 647096 Tr 1118 Pr P Pc 35 22064 Pr 0159 pelo gráfico generalizado de compressibilidade para Tr e Pr calculado e fator acêntrico w 0344 determinouse z 0974 valor tabelado V ZRT p 0974 04615 72315 3500 V 009287 m³kg c tabelas de vapor na tabela de vapor superaquecido a 35 MPa e 450C o volume é Vtob 0091 m³kg referência erro relativo erro vmit vtob vtob 100 ideal 009535 0091 0091 100 478 compressibilidade 009287 0091 0091 100 206 4 dados tabulados para água a 200C Vf 0001157 m³kg Vg 0127 m³kg psat 1554 MPa V1 0002 m³kg Vf v1 vg mistura saturada v2 02 m³kg v2 Vg vapor superaquecido dentro da cúpula a isotérmica coincide com a isobárica em p psat Traço horizontal de 1 até a borda direita vg ao passar para o superaquecimento mantendo constante a pressão cai quando v aumenta processo a T constante 200C no diagrama Pxv diagrama correto A ponto 1 dentro da cúpula trecho horizontal até próximo a vg queda de p ao prosseguir para v vg até ponto 2 5 banho com água muito quente mesmo quente continua em estado líquido e a uma temperatura bem abaixo da ebulição Ou seja não está virando vapor e nem é mistura de liquido e vapor Entro nesse caso é chamado de líquido comprimido que é a água líquida em temperatura menor que a de saturação a líquido comprimido C Na região de saturação T e P estão relacionados então basta uma entrada T ou P E fora da saturação líquido comprimido ou vapor superaquecido T e P são independentes então precisa de duas propriedades para definir o estado O diagrama PT mostra que dentro do domo T e P são interdependentes mas fora dele são independentes T int 22C 29515 K text 28C 24515 K 1 atm Pressão ambiente p 101325 kPa R 0287 kJkgK ρ p RT ρint 101325 0287 29515 ρ int 1192 kgm³ ρ ext 101325 0287 24515 ρ ext 1442 kgm³ Δρ ρ ext ρ int 1442 1192 Δρ 0250 kgm³ T 60C p 10 MPa pela tabela de saturação para T 60C psat 1994 kPa p 10 MPa Psat 1994 kPa o estado é líquido comprimido a tabela de líquido comprimido a T 60C u 2511 kJkg h 2511 kJkg b usando tabela de saturação uTp ufT hTp hfT então uf 25113 kJkg hf 25113 kJkg v 05 m3kg p 300 kPa 03 MPa valores tabelados Tsat 13355C Vf 00011 m3kg p a p 300 kPa Vg 06058 m3kg para Vf v 05 Vg líquido vapor x v Vf Vg Vf x 05 00011 06058 00011 x 0825 em mistura saturada T Tsat então T 13355C