P2 - Termodinâmica 2021-2

Segunda Prova de Termodinâmica de 2021/2. Data: 22/12/2021. Sem consulta. Sem celular/smartphone ou similar. Duração Prevista: 3,0 horas. Só serão consideradas respostas devidamente justificadas e resumidas nesta folha. Nome: PEDRO FURTADO AZER Questão 1 (5,0 pontos) Considere uma variação do ciclo de Carnot em um sistema fechado com 9 kg de água pura ope- rando entre as temperaturas de 70 ◦C e 350 ◦C. O estado 1 é líquido saturado. O processo 1-2 é uma expansão isotérmica com fornecimento de QH = 10 MJ. O processo 2-3 é uma expansão adiabática com eficiência isentrópica de 0,85 até a temperatura mínima. O processo 3-4 é uma compressão isotérmica, e o processo 4-1 é uma compressão adiabática reversível. Calcule: a. (1,0) A pressão p2, os títulos x4 e x3, e as entropias específicas s1 e s3; b. (1,5) O trabalho em cada processo de expansão e de compressão; c. (2,5) O calor rejeitado QL, o trabalho líquido produzido Wliq e o rendimento η do ciclo; d. (1,0) A entropia gerada Sg no ciclo. Segunda Prova de Termodinâmica de 2021/2. Data: 22/12/2021. Sem consulta. Sem celular/smartphone ou similar. Duração Prevista: 3,0 horas. Só serão consideradas respostas devidamente justificadas e resumidas nesta folha. Nome: PEDRO FURTADO AZER Questão 2 (5,0 pontos) Uma sala de aula (volume V) de uma universidade com massa total de ar inicial m0 (gás ideal com propriedades constantes e conhecidas) encontra-se inicialmente a temperatura T0 e a pressão é constante P0. Antes das aulas, o sistema de ar condicionado central começa a alimentar a sala com uma vazão ˙m e constante a temperatura Te pelo duto de entrada e a mesma vazão é retirada por um duto de saída. Com isso, responda as perguntas abaixo: a. (1,5) Calcule a vazão volumétrica de ar que entra na sala de aula, sabendo que a vazão de entrada encontra-se a mesma pressão da sala; b. (1,5) Considerando que o isolamento da sala é perfeito, tal que a transferência de calor com os arredores pode ser ignorada, qual a expressão para a temperatura em função do tempo; c. (2,0) Após um tempo (t → ∞), alguns alunos resolveram desviar o duto de saída da sala para um compressor isotérmico reversível que realiza trabalho sobre o fluido (ar). Considerando que a pressão de saída do compressor é conhecida (Ps) e que ele atua em regime permanente, calcule a potência de acionamento do mesmo. Formulario dE. . —=0O-W dt Q dU... —=0-W dt Q dU = 6Q-6W du = 6q-dw du. a7” AU=Q-W Au=q-w Ow =pdv OW = pdV H=U+pVv pV =mRT R= ae M C -(3) »=(== aT), -(=) “~~ lar}, pv” =constante