Lista de Termodinâmica

Lista 2 Para entregar no dia 14022025 1 Um gás ideal com cp 293 JmolK e inicialmente a 01 MPa e 25ºC passa por um ciclo composto por 3 etapas reversíveis i Aquecimento a volume constante até 300ºC ii Expansão isotérmica até a pressão inicial iii Resfriamento isobárico até o estado inicial Calcule o calor o trabalho a variação da energia interna e da entropia em cada etapa do ciclo 2 Uma turbina movida a vapor foi dimensionada para operar com uma vazão constante de 3500 kgh O equipamento recebe vapor a 60 x 105 Pa e 500 ºC e deixa o mesmo a 10 x 105 Pa Assumindo que que a turbina é adiabática 𝑄0 que o processo está em estado estacionário e que o equipamento opera idealmente 𝑆𝑔𝑒𝑟 𝑡 0 calcule a temperatura de saída do vapor e a potência gerada pela turbina Utilize as tabelas de vapor 3 Uma máquina térmica produz 50000 kW de potência Determine as taxas nas quais o calor é absorvido de um reservatório quente e descarregado para um reservatório frio Essa máquina opera entre reservatórios de calor a 800 K e 400 K e apresenta uma eficiência térmica 30 em relação a uma máquina de Carnot operada entre os mesmos reservatórios de calor i ii iii P V V3V2 P2P0 Vamos calcular P2 P0V6T0 P2V6T2 P0298 P2573 573298 P2P0 W nRT ln573298 W n 8314 573 ln573298 W 311462 nJ Q W 311462 nJ ΔS nR lnV3V2 ΔS n 8314 ln573298 ΔS 544 nJK iii Δu n Cv T1 T3 Δu n 20986 298 573 Δu 5771 45 nJ Q n Cp T1 T3 Q n 293 298 573 Q 8057 5 nJ W Q ΔU W 80575 577125 n W 228635 nJ ΔS n Cp lnT1T3 ΔS n 293 ln298573 ΔS 1916 n JK ② P1 60105 Pa T1 500 C P2 10105 Pa Q 0 Sg 0 Vazão mssica ṁ 3500 kg 09722 kgs P1 e T1 h1 34516 kJkg s1 70186 kJkg K Expansão isotrpica s2 s1 70186 kJkg K Ponto de saturação para P2 1MPa Líquido Sf 21381 kJkg K Vapor Sg 65855 kJkgK Como S2 Sg o vapor está superaquecido Para P2 1MPa s2 70186 kJkg K T 400 C S 67992 kJkg K T 500 C S 73075 kJkg K T2 400 70186 6799273075 67992 500 400 T2 443 C T 400 C h 32316 kJkg T 500 C h 34153 kJkg h2 32316 70186 6799273075 67992 34153 32316 h2 331089 kJkg W ṁ h1 h2 W 09722 34516 331089 W 1367 kW ③ W 50 000 kW η 03 ηc 03 do máquina de Carnot Tq 800 K Tf 400 K ηCarnot 1 400800 05 ηreal 03 05 015 ηreal WQ quente Q quente Wηreal 50 000 015 333 33333 kW CP 293 J molk P0 01 103 Pa T0 25 C 273 298 K i Aquecimento V Vo T 300 C P ii Expansão T 300 C P Po V iii Resfriamento P Po T To V i ΔU nCV ΔT CP CV R CV R CP CV CP R CV 293 8314 CV 20986 Jmolk ΔU n 20986 573 298 ΔU 577125 n J Como o volume é constante w 0 Q ΔU 577125 n J 2 entropio ΔS nCV ln T2T1 ΔS n 20986 ln 573298 ΔS 1372 n Jk iii Como a temperatura é constante ΔU 0 w nRT ln V3V2 P2 V2 T2 P3 V3 T3 P2 V2 P3 V3 P2 P3 V3 V2 Q quente Q frio W Q f Q q W Q f 333 33333 50 000 Q f 283 33333 k W