Termodinamica-Aplicada-Resumo-Energia-Sistemas-Fechados-Abertos

Termodinâmica Aplicada Energia de sistemas fechados resumo e abertos para sistemas não reacionais Curso de Engenharia de Bioprocessos e Biotecnologia Profa Valéria C R Sarnighausen CONTEÚDO DA AULA 1Resumo de sistemas fechados e lista 5 2Balanço em sistemas abertos e o princípio de conservação de massa 3Regimes Permanente e Transiente 4Orientações de estudos Sistemas fechados e abertos Identificação das condições de contorno para resolução de problemas de termodinâmica aplicada Balanço de energia em sistemas fechados A importância do trabalho de fronteira fronteira móvel e sistemas rígidos fronteira fixa BALANÇO DE ENERGIA EM SISTEMAS FECHADOS Eent Esai ΔEsistema kJ Energia líquida transferida por calor trabalho e massa Variação das energias interna cinética potencial etc ou na forma de taxa como Ėent Ėsai dEsistemadt kW 412 Taxa de energia líquida transferida por calor trabalho e massa Taxa de variação das energias interna cinética potencial etc Para taxas constantes as quantidades totais durante um intervalo de tempo Δt estão relacionadas às grandezas por unidade de tempo por Q Q Δt W W Δt e ΔE dEdt Δt kJ 413 O balanço de energia pode ser expresso por unidade de massa como eent esai Δesistema kJkg 414 Calores específicos Definição energia necessária para elevar em um grau a temperatura de uma unidade de massa de uma substância O problema anterior Expansão a pressão constante pode ser também escrito em função de calores específicos LISTA 5 QUESTÃO 2 Um gás ideal em um dado estado se expande até um determinado volume final avalie as duas condições a uma pressão constante e a uma temperatura constante Em qual caso o trabalho realizado é maior LISTA 5 QUESTÃO 7 Um tanque rígido bem isolado contém 2 kg de uma mistura saturada de líquido e vapor de água a 150 kPa Inicialmente verificase que ¾ da massa está em fase líquida Um resistor elétrico colocado no tanque é conectado a uma fonte de 110 V e uma corrente de 8 A flui pelo resistor quando o interruptor é ligado Determine quanto tempo levará para evaporar todo o líquido do tanque Mostre também o processo em um diagrama TV que inclua as linhas de saturação LISTA 5 QUESTÃO 8 Uma determinada massa de vapor saturado de água inserido numa tanque rígido a 300 kPa é resfriada isotermicamente até que ela seja um líquido saturado Calcule a quantidade de calor rejeitado por este processo em kJkg Análises da Massa e da Energia em Volumes de Controle CONSERVAÇÃO DA MASSA FIGURA 51 A massa é conservada mesmo durante reações químicas Massa total que entra no VC durante Δt Massa total que sai no VC durante Δt Variação líquida da massa dentro do VC durante Δt ou ment msai ΔmVC kg 58 onde ΔmVC mfinal minicial é a variação da massa no volume de controle durante o processo Fig 55 Ela também pode ser expressa na forma de taxa como ment msai dmVCdt kgs 59 Escoamento em regime permanente ent m sai m kgs m1 2 kgs m2 3 kgs VC m3 m1 m2 5 kgs FIGURA 57 O princípio de conservação da massa de um sistema com escoamento em regime permanente com duas entradas e uma saída Regime Transiente Fronteira do VC Volume de controle FIGURA 544 A forma e o tamanho de um volume de controle podem variar durante um processo com escoamento em regime transiente ment msai m2 m1vC Balanço de energia em sistemas abertos em Regime Permanente RP ENERGIA ASSOCIADA À MASSA Balanço de energia de um sistema aberto que opera em Regime permanente Trabalho de fluxo EXEMPLO Elemento de aquecimento elétrico Perda de calor Saída de água quente VC Tanque com água quente Entrada de água fria FIGURA 520 Um aquecedor de água operando em regime permanente Dispositivos da engenharia RP Qual a vazão de massa Resolvam Definindo o volume de controle de interesse Em RP não há nenhuma variação dentro do volume de controle Em Regime Transiente RT pode haver variações com o tempo no volume de controle Quais os balanços de massa e de energia Exemplo 2 ukJkg TC 26223 200 27104 250 27937 300 28757 350 29579 400 3125 500 32975 600 34763 700 36617 800 38539 900 40527 1000 42579 1100 4469 1200 46858 1300 TC y 19007 lnx 14785 R² 0999 5123 Um arranjo pistãocilindro vertical isolado contém 10 kg de água dos quais 6 kg estão na fase vapor A massa do pistão é tal que mantém uma pressão constante de 200 kPa dentro do cilindro Vapor a 05 MPa e 350 C de uma linha de alimentação entra no cilindro até que todo o líquido do cilindro seja vaporizado Determine a a temperatura final no cilindro e b a massa do vapor que entrou Respostas a 1202 C b 1907 kg P 200 kPa m1 10 kg H2O Pi 05 MPa Ti 350 C ORIENTAÇÕES DE ESTUDOS Ler capítulos 5 Livro texto Çengel Boles 2013 Analisar exercícios resolvidos Fazer a lista 6