Prova 2ª Chamada - Termodinâmica 2021-2

Segunda Chamada de Termodinâmica de 2021/2. Data: 02/02/2022. 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) Um ciclo de refrigeração por compressão mecânica de vapor opera com água como fluido de tra- balho. A entrada do compressor é vapor superaquecido à pressão p1 = 0,2 MPa e temperatura T1 = 170◦C e dele sai à temperatura T2 = 350◦C e pressão p2 = 0,5 MPa. A entrada da válvula de expansão é liquido saturado. Desprezando as trocas de calor e a queda de pressão nas linhas entre os componentes e supondo que as temperaturas dos reservatórios são dadas pelos valores fisicamente limitantes, responda aos itens abaixo: a. (2,0) Calcule a entropia e entalpia específicas de todos os pontos do ciclo; b. (1,5) Calcule o calor absorvido (qL) e rejeitado (qH) pelo ciclo, assim como o trabalho líquido (todos específicos), e o COPR do ciclo; c. (1,5) Calcule a entropia específica gerada nos processos 1-2, 2-3 e 3-4, assim como para o ciclo todo; d. (1,5) Considerando uma versão modificada do ciclo, onde a válvula de expansão é substi- tuída por uma turbina reversível, calcule novos valores para qL, wliq, COPR e sgtot. Segunda Chamada de Termodinâmica de 2021/2. Data: 02/02/2022. 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) Um reservatório de volume V com um gás ideal com massa molecular M e razão de calores es- pecíficos k está incialmente à pressão p1 e à temperatura T1. O reservatório então começa a ser abastecido à vazão constante ˙me com o mesmo gás, à temperatura de entrada dada por Te, tam- bém constante. a. (1,0) Calcule o tempo necessário para que a massa final do reservatório aumente em 4 vezes (m2 = 4m1); b. (1,0) Supondo que o processo é isotérmico, calcule o tempo necessário para que a pressão do reservatório aumente em 4 vezes (p2 = 4p1), e calcule a taxa em que calor é removido do reservatório ˙Qr; c. (1,0) Supondo que o processo é adiabático, calcule o tempo necessário para que a pressão do reservatório aumente em 4 vezes (p2 = 4p1). Calcule a temperatura final T2 para esta situação. 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