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LISTA DE EXERCÍCIOS TTCM Propriedade de substância pura e Primeira leia da Termodinâmica para sistemas fechados 1 Determinar o estado da água nos casos abaixo a 120oC e 1 m3kg b 10 Mpa e 001 m3kg c 275oC e 5 Mpa b Complete esta tabela para a água T oC P kPa H kJkg X Descrição da fase 200 07 140 1800 950 80 500 800 31622 2 Um cilindro circular e vertical contém 1 cm de água líquida e 100 cm de vapor Se p é 200 kPa qual o título 3 Uma bomba de alimentação de caldeira fornece 005 m3s de água a 240 oC e 20 Mpa Qual é a vazão em massa kgs Qual será o erro percentual se no cálculo forem utilizadas as propriedades da água no estado de líquido saturado a 240oC Qual será o erro percentual se forem utilizadas as propriedades da água no estado de líquido saturado a 20 MPa 4 Determine o volume final de uma mistura de água e vapor se 3 kg de água forem aquecidos a pressão constante até que o título alcance 60 A pressão é de a 25 kPa b 270 kPa 5 Uma mistura bifásica líquidovapor de água está a uma temperatura de 300 oC e ocupa um volume de 005 m3 As massas de líquido e vapor saturados são 075 kg e 226 kg respectivamente Determine o volume específico da mistura em m3kg 6 5 kg de água estão contidos num tanque rígido fechado a uma pressão inicial de 20 bar e um título de 50 Calor é transferido até que o tanque contenha somente vapor saturado Determine o volume do tanque em m3 e a pressão final em bar 7 Um vaso de pressão rígido e selado é destinado ao aquecimento de água O volume do vaso é 1 m3 e contém inicialmente 2 kg de água a 100 oC Qual deve ser a regulagem da válvula de segurança pressão de abertura de modo que a temperatura máxima da água no tanque seja igual a 200 oC 8 Uma massa de 001 kg de vapor com um título de 09 está contida em um cilindro como mostra a figura A mola apenas toca o topo do pistão O cilindro é aquecido até que a mola seja comprimida 157 cm Calcule a temperatura final e o trabalho no processo 9 Vapor dágua inicialmente a 3 Mpa e 300oC está contido no interior de um conjunto cilindro pistão A água é resfriada a volume constante até que sua temperatura atinja 200oC A água é então condensada isotermicamente até o estado de líquido saturado Considerando a água como sistema avalie o trabalho em kJkg 10 O pistão sem atrito mostrado na figura tem uma massa de 16 kg Calor é transmitido até que a temperatura alcance 400oC Se o título inicial for de 20 ache a A pressão inicial b a massa de água c o título quando o pistão parar d a pressão final e e o trabalho realizado sobre o pistão e calor no processo 11 Calcular o calor no processo no exercício 6 7 8 9 10 12 Conforme mostrado na figura 5 kg de vapor de água contidos dentro de um conjunto cilindro pistão sofrem uma expansão de um estado 1 onde a energia interna específica é 27099 kJkg até um estado 2 onde a energia interna é 26596 kJkg Durante o processo há transferência de calor para o vapor de água com uma magnitude de 80 kJ Também um agitador transfere energia para o vapor de água através de trabalho numa quantidade de 185 kJ Não há variação significativa na energia cinética ou potencial do vapor Determine a energia transferida por trabalho do vapor para o pistão durante o processo em kJ 13 23 kg de água a 10oC são contidos num cilindro vertical por um êmbolo sem atrito que tem uma massa tal que a pressão da água é 07 MPa Transferese lentamente calor para a água fazendo com que o êmbolo suba até atingir os batentes quando então o volume interno do cilindro é de 0425 m3 Transferese mais calor a água até que seja atingido o estado de vapor saturado Determine o trabalho e calor no processo Esboçar o diagrama T vs v 14 Considere o arranjo cilíndro êmbolo indicado na figura abaixo no qual um êmbolo está livre para deslizar sem atrito entre dois conjuntos de batentes Quando o êmbolo repousa sobre os batentes inferiores o volume fechado é de 425 litros e quando encosta nos batentes superiores é 850 litros Inicialmente o cilindro está cheio de água a 0100 MPa e título de 20 A água é então aquecida até atingir o estado de vapor saturado Sabendose que a massa do êmbolo é tal que uma pressão de 0350 MPa é necessária para movêlo contra a pressão atmosférica determinar a A pressão no final no cilindro b B O calor realizado no processo
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LISTA DE EXERCÍCIOS TTCM Propriedade de substância pura e Primeira leia da Termodinâmica para sistemas fechados 1 Determinar o estado da água nos casos abaixo a 120oC e 1 m3kg b 10 Mpa e 001 m3kg c 275oC e 5 Mpa b Complete esta tabela para a água T oC P kPa H kJkg X Descrição da fase 200 07 140 1800 950 80 500 800 31622 2 Um cilindro circular e vertical contém 1 cm de água líquida e 100 cm de vapor Se p é 200 kPa qual o título 3 Uma bomba de alimentação de caldeira fornece 005 m3s de água a 240 oC e 20 Mpa Qual é a vazão em massa kgs Qual será o erro percentual se no cálculo forem utilizadas as propriedades da água no estado de líquido saturado a 240oC Qual será o erro percentual se forem utilizadas as propriedades da água no estado de líquido saturado a 20 MPa 4 Determine o volume final de uma mistura de água e vapor se 3 kg de água forem aquecidos a pressão constante até que o título alcance 60 A pressão é de a 25 kPa b 270 kPa 5 Uma mistura bifásica líquidovapor de água está a uma temperatura de 300 oC e ocupa um volume de 005 m3 As massas de líquido e vapor saturados são 075 kg e 226 kg respectivamente Determine o volume específico da mistura em m3kg 6 5 kg de água estão contidos num tanque rígido fechado a uma pressão inicial de 20 bar e um título de 50 Calor é transferido até que o tanque contenha somente vapor saturado Determine o volume do tanque em m3 e a pressão final em bar 7 Um vaso de pressão rígido e selado é destinado ao aquecimento de água O volume do vaso é 1 m3 e contém inicialmente 2 kg de água a 100 oC Qual deve ser a regulagem da válvula de segurança pressão de abertura de modo que a temperatura máxima da água no tanque seja igual a 200 oC 8 Uma massa de 001 kg de vapor com um título de 09 está contida em um cilindro como mostra a figura A mola apenas toca o topo do pistão O cilindro é aquecido até que a mola seja comprimida 157 cm Calcule a temperatura final e o trabalho no processo 9 Vapor dágua inicialmente a 3 Mpa e 300oC está contido no interior de um conjunto cilindro pistão A água é resfriada a volume constante até que sua temperatura atinja 200oC A água é então condensada isotermicamente até o estado de líquido saturado Considerando a água como sistema avalie o trabalho em kJkg 10 O pistão sem atrito mostrado na figura tem uma massa de 16 kg Calor é transmitido até que a temperatura alcance 400oC Se o título inicial for de 20 ache a A pressão inicial b a massa de água c o título quando o pistão parar d a pressão final e e o trabalho realizado sobre o pistão e calor no processo 11 Calcular o calor no processo no exercício 6 7 8 9 10 12 Conforme mostrado na figura 5 kg de vapor de água contidos dentro de um conjunto cilindro pistão sofrem uma expansão de um estado 1 onde a energia interna específica é 27099 kJkg até um estado 2 onde a energia interna é 26596 kJkg Durante o processo há transferência de calor para o vapor de água com uma magnitude de 80 kJ Também um agitador transfere energia para o vapor de água através de trabalho numa quantidade de 185 kJ Não há variação significativa na energia cinética ou potencial do vapor Determine a energia transferida por trabalho do vapor para o pistão durante o processo em kJ 13 23 kg de água a 10oC são contidos num cilindro vertical por um êmbolo sem atrito que tem uma massa tal que a pressão da água é 07 MPa Transferese lentamente calor para a água fazendo com que o êmbolo suba até atingir os batentes quando então o volume interno do cilindro é de 0425 m3 Transferese mais calor a água até que seja atingido o estado de vapor saturado Determine o trabalho e calor no processo Esboçar o diagrama T vs v 14 Considere o arranjo cilíndro êmbolo indicado na figura abaixo no qual um êmbolo está livre para deslizar sem atrito entre dois conjuntos de batentes Quando o êmbolo repousa sobre os batentes inferiores o volume fechado é de 425 litros e quando encosta nos batentes superiores é 850 litros Inicialmente o cilindro está cheio de água a 0100 MPa e título de 20 A água é então aquecida até atingir o estado de vapor saturado Sabendose que a massa do êmbolo é tal que uma pressão de 0350 MPa é necessária para movêlo contra a pressão atmosférica determinar a A pressão no final no cilindro b B O calor realizado no processo