transferencia de calor exercicios

Exercícios resolvidos

●

Ar está contido em um recipiente rígido, adiabático, a 20 oC e 200 kPa. Uma hélice inserida no interior realiza 720 kJ de trabalho.
Se o recipiente tem 2 m3, calcule o aumento da entropia assumindo calores específicos constantes ●

Ar no interior de um cilindro se encontra inicialmente a 1200 kPa e 350 oC. O ar é expandido para 140 kPa em um processo adiabático reversível. Calcule o trabalho específico realizado pelo gás assumindo que ele possua calor específico constante.

●

Ex. 4.1)

●

1a. Lei: Q – W=∆U; tanque é rígido → dV=0 →
W=0

●

Q= ∆U = mCv∆T = 10.0,7165.100=716,5 kJ

●

Taxa de transferência de calor: Q / ∆t =
716500/1000 = 716,5 J/s = 716,5 W

Ex4.18) η bc =

-10ºC (263K)

W

η bc =

QH
W

21ºC (294K)

W=

QH

1
1

Qh=12kW

=

QH

QH η bc

TL

QL

=

1
1

QL
QH

=9,484

TH
=1,265kW

O trabalho mínimo necessário é aquele do ciclo operando reversivelmente.
Causas irreversibilidades: atrito mecânico do fluido, expansões no ciclo, diferenças de temperaturas, ...

Ex4.22)
a)

b)

773K

263K
W=13201 kJ/h
W

Qh=100.000 kJ/h
303K

kJ η bc Carnot=7,575 W ≥13201 h Potência necessária para aquecimento elétrico:
100.000kJ/h
razão elet/min = 7,58

G

303K

η T Carnot =1

TL
TH

=0,608

W
13201
η T Carnot =
 QH =
QH
0,608
Q H =21711

kJ h Razão gas/central = 4,6

Ex4.23)

263K
QL
W=2kW

QH
303K

η R=

QL
W

1 η R=
TH

=

QL
Q H QL

1
=
303
1
263

=6,6
1

TL
Q L =13,15 kW

Q H =W Q L
Q H =15,15 kW

Ex4.24)

V=cte.

Q

∆S=c V ln

Adição de calor a volume constante
1ºLei: Q-W=∆
∆U onde: [W=0]
∆U=CV ∆T=Q
Energia Interna aumenta (Q>0)
Temperatura aumenta (∆
∆U>0)
Pressão aumenta (PV=MRT)[T↑
↑]
Entalpia aumenta (H=U+PV)
Entropia:

 
T2
T1

kln

∆S0 T 2 T 1

V2
V1

Troca de calor com diferença de temperatura
→Processo Irreversível
∆Ssist+viz>0

Ex4.27)
10kg
400K

∂Q
∫ dS=∮ T ∫ dI
100
kJ
= 0,25
∆Ssist =
400
ºK kJ 100
=+ 0,33
∆Sviz =
300
ºK
∆Suniv =∆Ssist ∆Sviz

300K

T
P

 

400

1
∆Suniv =
3

s

1 1
J
= =83,33
4