Lista de Termodinâmica

1 Calcule o trabalho total em Btu para o processo 13 mostrado na figura abaixo Resp 514 Btu 2 Calcule o trabalho total em kJ produzido pelo processo isotérmico da figura abaixo considerando que o sistema é composto de 3 kg de oxigênio Resp 3955 kJ kg 3 Um arranjo pistãocilindro com batentes contém inicialmente 03 kg de vapor de água a 10 MPa e 400 C A localização dos batentes corresponde a 60 do volume inicial Nessas condições começase a resfriar o vapor Determine o trabalho de compressão caso o estado final seja a 10 MPa e 250 C e b 500 kPa c Determine também a temperatura no estado final na parte b Resp a W 2216 kJ b 3679 kJ c T Tsat 15183 o C 4 Uma massa de 5 kg de vapor de água saturado a 300 kPa é aquecida a uma pressão constante até que a temperatura atinja 200 C Calcule o trabalho realizado pelo vapor durante esse processo Resp 1659 kJ 5 Um arranjo pistãocilindro que não sofre atrito inicialmente contém 50 L de refrigerante134a líquido saturado O pistão está livre para se mover e sua massa é tal que mantém uma pressão de 500 kPa sobre o refrigerante O refrigerante é então aquecido até que sua temperatura atinja 70 C Calcule o trabalho realizado durante esse processo Resp 1601 Kj 6 Uma massa de 24 kg de ar a 150 kPa e 12 C está contida em um arranjo pistãocilindro bem vedado que não sofre atrito O ar é então comprimido até a pressão final de 600 kPa Durante esse processo calor é transferido do ar para o ambiente externo de maneira que a temperatura dentro do cilindro permanece constante Calcule o trabalho realizado sobre o ar nesse processo Resp 272 k Dica considere como um gas ideal 7 Um arranjo pistãocilindro contém 025 kg de gás nitrogênio inicialmente a 130 kPa e 180 C O nitrogênio é então expandido isotermicamente até uma pressão de 80 kPa Determine o trabalho de fronteira realizado durante esse processo Resp 163 kJ Dica considere um gás ideal 8 Um quilo de água inicialmente a 90 C com um título de 10 ocupa um arranjo pistão cilindro com mola como mostra a figura Esse dispositivo é então aquecido até que a pressão 198 Termodinâmica atinja 800 kPa e a temperatura seja de 250 C Determine o trabalho total produzido durante este processo em kJ Resp 245 kJ 9 Complete a tabela seguinte com base no princípio da conservação de energia para um sistema fechado 10 Uma certa quantidade de vapor de água saturado a 200 C é condensada isotermicamente para líquido saturado em um arranjo pistãocilindro Calcule a transferência de calor e o trabalho realizado durante esse processo em kJk Resp 196 kJKg 11 Um vaso rígido de 10 L inicialmente contém uma mistura de líquido e vapor de água a 100 C com título de 123 A mistura é então aquecida até que sua temperatura seja de 150 C Calcule a transferência de calor necessária para este processo Resp 469 Kj 12 Uma certa quantidade de refrigerante134a a 600 kPa e 150 C está contida em um arranjo pistãocilindro com mola a um volume inicial de 03 m3 O refrigerante é então resfriado até a temperatura de 30 C e volume de 01 m3 Determine o calor transferido e o trabalho produzido pelo refrigerante durante esse processo Resp Q 1849 kJ W 684 kJ 13 Um tanque rígido contém 20 lbm de ar a 50 psia e 80 F O ar é então aquecido até que sua pressão duplique Determine a o volume do tanque e b a quantidade de transferência de calor Resp a 80 pés3 b 1898 Btu Dica considere gás ideal 14 Considere um arranjo pistãocilindro que contém gás nitrogênio como o sistema que inicialmente está a 1 Mpa e 427 C Esse sistema passa por um processo isobárico até que sua temperatura seja de 27 C Determine a pressão final e a transferência de calor em kJkg associada com esse processo Resp 416 Kj Kg Dica considere gás ideal buscar cp na tabela termodinâmica 15 Ar entra em um bocal a 221 kgm3 e 40 ms e sai a 0762 kg m3 e 180 ms em um processo em regime permanente Considerando que a área de entrada do bocal corresponde a 90 cm2 determine a o fluxo de massa que passa pelo bocal e b a área de saída do bocal Resp a 0796 kgs b 58 cm2 D 16 Vapor entra em um bocal a 400 C e 800 kPa com uma velocidade de 10 ms e sai a 300 C e 200 kPa enquanto perde calor a uma taxa de 25 kW Para uma área de entrada de 800 cm2 determine a velocidade e a vazão volumétrica do vapor na saída do bocal Respostas 606 ms 274 m3s 17 Na ausência de qualquer atrito e outras irreversibilidades uma máquina térmica pode ter uma eficiência de 100 Explique 18 Uma máquina térmica tem uma entrada de calor de 3 x 104 Btuh e uma eficiência de 40 Calcule a potência que ela irá produzir em hp 19 Uma máquina térmica com uma eficiência de 40 rejeita 1000 kJkg de calor Qual a quantidade de calor que ela recebe Resp 1667 kJkg 20 Uma usina a vapor com uma potência líquida de 150 MW consome carvão a uma taxa de 60 tonsh Considerando que o poder calorífico do carvão corresponde a 30000 kJkg determine a eficiência global dessa usina Resp 300 Dica a quantidade de calor é igual a vazão massa multiplicada pelo poder calorífico 21 Um refrigerador doméstico com um COP de 12 remove calor do espaço refrigerado a uma taxa de 60 kJmin Determine a a energia elétrica consumida pelo refrigerador e b a taxa de transferência de calor para o ar da cozinha Resp a 083 kW b 110 kJmin 22 Bananas devem ser resfriadas de 24 C para 13 C a uma taxa de 215 kgh por um determinado sistema de refrigeração O consumo de potência no refrigerador é de 14 kW Determine a taxa de resfriamento em kJmin e o COP do refrigerador O calor específico da banana acima do congelamento corresponde a 335 kJ kg C Resp COP 157 QL 13205 kJmin 23 Uma máquina térmica está operando em um ciclo de Carnot e tem uma eficiência térmica de 75 O calor dessa máquina é rejeitado em um lago próximo a 60 F a uma taxa de 800 Btumin Determine a a potência de saída da máquina e b a temperatura da fonte Resp a 566 hp b 2080 R 24 Ar inicialmente a uma pressão P1 é comprimido por um compressor de 30 kW até P2 A temperatura do ar é mantida constante a 25 C durante o processo devido à transferência de calor para a vizinhança a 17 C Determine a taxa da variação da entropia do ar Enuncie as hipóteses adotadas na solução desse problema Resp 0101 kWK 25 Uma bomba de calor completamente reversível produz calor a uma taxa de 300 kW para aquecer uma casa mantida a 24 C O ar exterior que está a 7 C serve como a fonte Calcule a taxa de variação da entropia dos dois reservatórios e determine se essa bomba de calor satisfaz a segunda lei de acordo com o princípio do aumento da entropia Resp 1 KW k 26 Refrigerante134a inicialmente a 800 kPa e 60 C na entrada de uma turbina com escoamento em regime permanente é expandido isentropicamente para 100 kPa na saída da turbina A área de saída é de 1 m2 e a área de entrada é de 05 m2 Calcule as velocidades de entrada e saída considerando um fluxo de massa igual a 05 kgs Resp 0030 ms 0105 ms