Exercícios de termodinâmica

1) Uma usina a vapor com uma potência líquida de 150MW consome carvão a uma taxa de 60 ton/h. Se o poder calorífico do carvão for de 30000 KJ/Kg determine a eficiência global dessa usina.

Dados:
P = 150 MW
Tx = 60 ton/h = 60000 kg/ 3600 s = 16,67 kg/s
Poder cal. = 30 MJ/kg

Resolução:

Consumo real = Pcal x Tx = 30 MJ/kg x 16,67 kg/s = 500 MW

Eficiência = Consumo Disp./ Consumo real = 150 MW/500 MW = 0,3 = 30%

2) O motor de um automóvel consome combustível a uma taxa de 28l/h e fornece 60KW de potência para as rodas. Se o combustível tiver poder calorífico de 44000KJ/Kg e uma densidade de 0,8g/cm³, determine a eficiência desse motor.

Dados:
P = 60 KW
Tx = 28 l/h = 28 kg/3600 s = 7,78 kg/s
Poder cal. = 44 MJ/kg d = 0,8

Resolução:

Consumo real = Pcal x Tx x d = 44 MJ/kg x 7,78 kg/s x 0,8 = 273,86 KW

Eficiência = Consumo Disp./ Consumo real = 60 KW / 273,86 KW = 0,22 = 22%

3) Sabe-se que para aquecer 40kg de água sujeita a uma pressão p=1kgf/cm², a partir de 25°C, foram consumidas 2200 Kcal. Calcular a temperatura e a entropia específica da água após o aquecimento.

Dados: m = 40 kg p = 1 kgf/cm² ti = 25°C = 298 K
Q = 2200 kcal c = 1 kcal/g°C
S(100°C) = 0,312

Resolução:

Q = m.c.Δt → 2200x10³ = 40x10³x1xΔt → Δt = 55°C

Δt = tf – ti → 55°C = tf – 25°C → tf = 80°C = 353 K

S 100°C _____________ 0,312
S 80°C ______________ x

s = S/m → s = 0,2496 / 40 = 6,24x10-³ kcal/kgK

4) Calcular a entropia a partir de 100°C de uma mistura de 1,5kg de vapor de água e 1,5kg de líquido, ambos a temperatura de 150°C. Sabe-se que o calor específico da água é 1 kcal/g°C e que seu calor latente é Cl=540 kcal/kg.

Dados:
Mvap. = 1,5 kg mlíq. = 1,5 kg ti = 100°C tf = 150°C clíq. = 1 kcal/kg°C cvap. = 0,48 kcal/kg°C

Resolução:

ΔSvap. = m.L.ln (tf/ti)
ΔSvap. = 1,5 x 0,48 x ln (150/100) → ΔSvap. = 0,292 kcal/kgK
ΔSlíq. = m.c.ln (tf/ti)
ΔSlíq. = 1,5 x 1 x ln (150/100) → ΔSlíq. =