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UniFOA
Engenharia Mecânica
Termodinâmica Aplicada
2010-2

Exercícios:

Capítulos 2, 3, 4 e 5 – Livro texto

#5.1 (AV1/2009-1) Um cilindro-pistão que não sofre atrito contém, inicialmente, 200L de refrigerante R-134a líquido saturado. O pistão está livre para se mover e sua massa é tal que mantém uma pressão de 900kPa sobre o refrigerante. Orefrigerante é então aquecido até que sua temperatura atinja 70°C. Pede-se:
a) Calcule a temperatura no estado inicial, em °C; o volume específico no estado inicial, em m3/kg, e a entalpia específica no estado inicial, em kJ/kg. (R: 35,5°C; 0,000858 m3/kg; 249,815 kJ/kg)
b) Calcule a massa de refrigerante, em kg. (R: 233,1kg)
c) Calcule o volume específico no estado final, em m3/kge a entalpia específica no estado final, kJ/kg. (R: 0,027447 m3/kg; 453,835 kJ/kg)
d) Calcule o Trabalho realizado durante o processo, em kJ. (R: 5578kJ)
e) Calcule a transferência de calor envolvida no processo, em kJ. (R: 47557kJ)
f) Esboce, claramente, o diagrama T-v (temperatura x volume específico), mostrando as linhas de saturação, estados termodinâmicos e oprocesso.
g) Esboce, claramente, o diagrama T-h (temperatura x entalpia específica), mostrando as linhas de saturação, estados termodinâmicos e o processo.

#5.2 (AV1/2009-1) Um arranjo cilindro-pistão contém, inicialmente, 0,8kg de nitrogênio a 100kPa e 27°C. O nitrogênio é então comprimido lentamente, em um processo politrópico, com expoente politrópico igual a três, até que o volumeseja reduzido à metade. Pede-se:
a) Calcule os volumes nos estados inicial e final, em m3. (R: 0,712 m3 ; 0,356 m3 )
b) Calcule a pressão no estado final, em kPa. (R: 800kPa)
c) Calcule o trabalho realizado durante o processo, em kJ. (R: -106,8kJ)
d) Calcule a temperatura no estado final, em °C. (R: 926°C)
e) Calcule a transferência de calor envolvida no processo, emkJ. (R: 429kJ)
f) Esboce, claramente, o diagrama p-V (pressão x volume), mostrando os estados termodinâmicos envolvidos e o processo.

#5.3 (AV3/2009-1) Um arranjo cilindro-pistão-mola contém vapor d`água inicialmente a 200kPa, 200°C e 0,5m3. Neste estado, uma mola linear está tocando o pistão, mas sem exercer qualquer força sobre ele. Calor é então transferido lentamente para ovapor, fazendo com que a pressão e o volume sejam elevados para 500kPa e 0,6 m3, respectivamente. Pede-se:
a) Mostre, claramente, o processo em um diagrama p-[pic] (pressão x volume).
b) A massa de vapor no interior do cilindro, em kg. (R: 0,46 kg)
c) O volume específico no estado final, em m3/kg. (R: 1,30435 m3/kg)
d) A temperatura no estado final, em °C. (R: 1140°C)
e)O trabalho realizado pelo vapor, em kJ. (R: 35 kJ)
f) A energia interna específica do estado inicial, em kJ/kg. (R: 2654,4 kJ/kg )
g) A energia interna específica do estado final, em kJ/kg. (R: 4340,9 kJ/kg)
h) O calor total transferido, em kJ. (R: 810,79 kJ)

#5.4 (AV4/2009-1) Um arranjo cilindro-pistão isolado contém 5kg de refrigerante R134a a 800kPa e 70°C. Orefrigerante é então resfriado a pressão constante até que se transforme em líquido saturado a 15°C. Pede-se:
a) O volume específico no estado inicial, em m3/kg. (R: 0,031375 m3/kg)
b) A entalpia específica no estado inicial, em kJ/kg. (R: 455,270 kJ/kg)
c) O volume específico no estado final, em m3/kg. (R: 0,000805 m3/kg)
d) A entalpia específica no estado final, em kJ/kg. (R:220,492 kJ/kg)
e) O trabalho realizado no processo, em kJ. (R: -122,28 kJ)
f) O calor total transferido, em kJ. (R: -1173,89 kJ)
g) Mostre, claramente, o processo de resfriamento em um gráfico T-h (temperatura x entalpia específica), incluindo as linhas de saturação.

#5.5 (AV1/2009-2) Um arranjo cilindro-pistão contém inicialmente gás Hélio a 150kPa, 20°C e 0,5m3. A...
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