Trabalho de Termodinâmica

Páginas: 5 (1141 palavras) Publicado: 27 de março de 2014


Exercício 01:

Um tanque contendo um fluido é agitado por uma hélice como mostrado na figura. O trabalho aplicado à hélice é de 1250 kcal. O calor transferido do tanque para o meio é de 320 kcal. Considerando o tanque e o fluido como sistema, determinar a variação de energia interna do sistema, em kJ.

Como não há variação de energia cinética ou de potencialusaremos a formulareduzidaabaixo

Dados:w hélice = 1250kj Q = 320kj


R: Q = U2 – U1 + w
U2 – U1 = - 320kj – ( - 1250kj ) = 930kj




Exercício 02:
Um sistema inicialmente em repouso sofre um processo no qual recebe uma quantidade de trabalho igual a 200 kJ. Durante o processo o sistema transfere para o meio ambiente uma quantidade de calor igual a 20 kJ. Ao final do processo osistema tem velocidade de 50 m/s e uma elevação de 60 m. A massa do sistema é de 30 kg, e a aceleração gravitacional local é de 9,81 m/s2. Determine a variação de energia interna do sistema durante o processo, em kJ.

Dados : w = 200KJ ; Q = 20KJ ;V = 50m\s ; h = 60m ; m = 30kg ; g = 9,81m/s

Δu = ?


Q = ΔE + W

Q = Δu + ΔEC + ΔEP + W

Energia cinética

ΔEC = 1/ 2 * M ( V22 - V11)

ΔEC =1/ 2 *(25kg)(60m/s2 – 02 )

ΔEC =45000j

Energia potencial

ΔEP = M*G( Z2 – Z1)

ΔEP =(25kg)(9,78m/s)(50 – 0)

ΔEP = 12,225J

Logo
ΔU = Q – ΔEC – ΔEP – W

ΔU =(-30kj ) – ( 45,0 ) – ( 12,225kj ) – ( -200kj)

ΔU = 87,225 + 200
ΔU = 112,775kj

Exercício 03:
Considere 10 kg de vapor de água contida no interior do conjunto cilindro pistão. O vapor sofre uma expansão doestado 1 onde P = 5,0 bar e T=250 oC para o estado 2 onde P=1,5 bar e T=200 oC. Durante o processo 100 kJ de calor é transferida para o vapor. Uma hélice é colocada no interior do conjunto através de um eixo para homogeneizar o vapor, a qual transfere 20kJ para o sistema. O conjunto cilindro pistão está em repouso. Determinar a quantidade de trabalho transferido para opistão durante o processo deexpansão.

Dados : m = 10kg ; P1 = 5,0 bar ; T1 = 250 T2= 200 ;P2 = 1,5bar ; Q1= 100kj ; Q2=20kj

W=?

Q = ΔU + – ΔEC + ΔEP + W

Como
ΔEC = ΔEP = 0

U1 = 2707,6kj ; U2 = 26566kj ver tabela

P1 =5,0 bar ; P2 = 1,5bar ver tabela

W pistão = Q – W hélice – m ( V2 - V1 )

W pistão = (+ 80 kJ)−(−18,5 kJ)−10,0kg (2656,2 −2707,6)

W pistão =






Exercício 04:Um motor à vapor realiza um trabalho de 12kJ quando lhe é fornecido uma quantidade de calor igual a 23kJ. Qual a capacidade percentual que o motor tem de transformar energia térmica em trabalho?
η = W / Q
η = 12KJ / 23KJ
η = 52%




Exercício 05:
Qual o rendimento máximo teórico de uma máquina à vapor, cujo ciclo opera entre um reservatório a 560ºC e outro reservatório a 200ºC?
η =1 – TF / TQ
η = 1 – 473/ 833
η = 1 – 0,567
η = 0,433 * 100
η = 43,3 %
Exercício 06:
Em um ciclo de Carnot, a expansão isotérmica de um gás ideal se da a 412 K e a compreensão isotérmica a 297 K. Durante a expansão, 2090 J de energia térmica são transferidospara o gás. Determine:
a) O trabalho realizado pelo gás durante a expansão isotérmica
b) O calor rejeitado pelo gás durante acompressão isotérmica.
c) O trabalho realizado sobre o gás durante a compressão isotérmica.
Exercício 07:
O esquema a seguir representa trocas de calor e realização de trabalho em uma máquina térmica. Calcule os valores T1 e Q2:

T = Q1 - Q2
800 = 4000 - Q2
Q2 = 3200 J
é o calor da fonte fria.
No ciclo de Carnot
η = 1 - Q2/Q1
η = 1 - T2/T1
1 - Q2/Q1 = 1 - T2/T1
Q2/Q1 = T2/T1
T1 = T2(Q1/Q2)
T1 = 300 (4000/ 3200)
T1 = 300 (1,25)
T1 = 375 K

Exercício 08:
Uma determinada máquina térmica deve operar em ciclo entre as temperaturas de 27 °C e 227 °C. Em cada ciclo ela recebe 1000 cal da fonte quente. Qual o máximo de trabalho que a máquina pode fornecer por ciclo ao exterior, em calorias?

T1 = 227 + 273 = 500K
T2 = 27 + 273 = 300K
Q = 1000cal = 1000 . 4,2 = 4200J
o...
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