Termodinamica

UNIVERSIDADE FEDERAL DA PARAÍBA CENTRO DE TECNOLOGIA DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA QUÍMICA TERMODINÂMICA FUNDAMENTAL I Professora Veruscka Araújo PROBLEMAS CAPITULO 3 38 Um mol de um gás ideal com Cp 72R e Cv 52R sofre uma expansão de P1 8 bar e T1 600 K para P1 1bar através das seguintes trajetórias a Volume constante b Temperatura constante c Adiabaticamente Admitindo reversibilidade mecânica calcule W Q U e H para cada processo Esboce cada trajetória em um único diagrama PV 39 Um gás ideal inicialmente a 600 K e 10 bar passa por um ciclo de quatro etapas mecanicamente reversível e em um sistema fechado Na etapa 12 a pressão diminui isotermicamente para 3 bar na etapa 23 a pressão diminui a volume constante para 2 bar na etapa 34 o volume diminui a pressão constante e na etapa 41 o gás retoma adiabaticamente ao seu estado inicial Considere Cp 72R e Cv 52R a Esboce o ciclo em um diagrama PV b Determine onde forem desconhecidos os valores de P e T para os estados 1 2 3 e 4 c Calcule Q W U e H para cada etapa do ciclo 320 Um mol de ar inicialmente a 150C e 8 bar sofre as seguintes modificações mecanicamente reversíveis Ele expande isotermicamente até uma pressão tal que quando é resfriado a volume constante até 50C sua pressão final é de 3 bar Admitindo o ar como um gás ideal com Cp 72R e Cv 52R calcule W Q U e H 323 Um mol de um gás ideal inicialmente a 30C e 1 bar passa pelas seguintes mudanças mecanicamente reversíveis Ele é comprimido isotermicamente até o ponto no qual quando é aquecido a volume constante até 120C a sua pressão final é de 12 bar Calcule Q W U e H para o processo Considere Cp 72R e Cy 5I2R 334 Calcule Z e V para o hexaf1uoreto de enxofre a 75C e 15 bar com as seguintes equações a A equação do tipo virial truncada Eq 340 com os seguintes valores experimentais dos coeficientes do tipo virial B 194 cm3 mol1 C 15300 cm6 mol2 b A equação do tipo virial truncada Eq 338 com um valor de B obtido com a correlação de Pitzer generalizada Eq 363 335 Calcule Z e V para o vapor dágua a 250C e 1800 kPa das seguintes formas a Com a equação do tipo virial truncada Eq 340 com os seguintes valores experimentais dos coeficientes do tipo viria B 1525 cm3 mol1 C 5800 cm6 mol2 b Com a equação do tipo virial truncada Eq 338 com um valor de R obtido com a correlação de Pitzer generalizada Eq 363 c Na tabela de vapor Apêndice F 341 Estime o solicitado a seguir a O volume ocupado por 18 kg de etileno a 55C e 35 bar b A massa de etileno contida em um cilindro de 025 m3 a 50C e 115 bar 342 O volume molar da fase vapor de um composto particular é reportado como igual a 23000 cm3 mol1 a 300 K e 1 bar Nenhum outro dado está disponível Sem considerar comportamento de gás ideal forneça uma estimativa razoável para o volume molar do vapor a 300 K e 5 bar 343 Com uma boa aproximação qual é o volume molar do vapor de etanol a 480C e 6000 kPa Compare esse resultado com o valor obtido considerando comportamento de gás ideal 344 Um vaso com 035 m3 é utilizado para armazenar propano líquido na sua pressão de vapor Considerações de segurança ditam que na temperatura de 320 K o líquido deve ocupar não mais do que 80 do volume total do vaso Nessas condições determine a massa de vapor e a massa de líquido no interior do vaso A 320 K a pressão de vapor do propano é de 160 bar 345 Um tanque com 30 m3 contém 14 m3 de nbutano líquido em equilíbrio com o seu vapor a 25C Estime a massa de vapor de nbutano no tanque A pressão de vapor do nbutano na temperatura fornecida é de 243 bar 349 Um vaso de 035 m3 armazena vapor de etano a 25C e 1950 Kpa Se ele for aquecido até 200C qual é a pressão desenvolvida 352 O volume específico do isobutano líquido a 300 K e 4 bar é igual a 1824 cm3g1 Estime o volume específico a 415 K e 75 bar 355 Estime a variação de volume na vaporização da amônia a 20C Nesta temperatura a pressão de vapor da amônia é de 857 kPa 358 Se 140ft3 de metano gasoso a 60ºF e 1atm são equivalentes a 1gal de gasolina como combustível para um motor de automóvel qual deveria ser o volume do tanque necessário para armazenar a 3000psia e 60ºF uma quantidade de metano equivalente a 1 gal de gasolina 365 Um gás ideal inicialmente a 25C e 1 bar passa pelo seguinte processo cíclico em um sistema fechado a Em processos mecanicamente reversíveis ele é primeiramente comprimido adiabaticamente para 5 bar então é resfriado a pressão constante de 5 bar para 25C e finalmente expandido isotermicamente para a sua pressão original b O ciclo é Irreversível e cada etapa tem uma eficiência de 80 comparada com o processo mecanicamente reversível correspondente O ciclo consiste ainda em uma etapa de compressão adiabática Uma etapa de resfriamento isobárico e uma etapa de expansão isotérmica Calcule Q W U e H para cada etapa do processo e para o ciclo Considere Cp 72R e Cv 52R