3 Lista de Exercício

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Universidade Federal de Sergipe 
Centro de Ciências Exatas e Tecnologia 
Departamento de Engenharia Mecânica 
 
 
Disciplina: ENMEC0147 - Termodinâmica para Engenharia Mecânica (2022.2) 
3ª Lista de Exercícios 
 
 
 
1) Qual processo requer mais energia: vaporizar completamente 1 kg de água líquida 
saturada a 1 atm de pressão ou vaporizar completamente 1 kg de água líquida 
saturada a 8 atm pressão? 
 
 
2) Complete as tabelas abaixo. 
 
• (Água (H2O)) 
 
 
• Refrigerante – 134a 
 
 
3) Um tanque rígido de 1,8 m3 contém vapor d’água a 220 ° C. Um terço do volume 
está na fase líquida e o restante encontra-se na forma de vapor. Determinar (a) a 
pressão do vapor de água, (b) o título da mistura saturada, e (c) a densidade da 
mistura. (Resp: a)2320 KPa; b)0,0269; c)287,85 Kg/m3) 
 
4) A água é fervida à pressão de 1 atm em uma panela de aço inoxidável de 25 cm 
de diâmetro interno em um fogão elétrico. Observou-se que o nível de água no 
recipiente cai em 10 cm em 45 min, determinar a taxa de transferência de calor 
para a panela. (Resp: 3,93 kW) 
 
 
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5) Uma panela cuja tampa se ajusta perfeitamente quase sempre fica com a tampa 
presa após o cozimento, e torna-se difícil tirá-la quando a panela esfria. Explique 
por que isso acontece e o que você faria para retirar a tampa. 
 
6) Um tanque rígido com um volume de 2,5 m3 contém 15 kg mistura líquido-vapor 
saturado de água a 75 °C. Agora a água é lentamente aquecida. Determinar a 
temperatura à qual o líquido no recipiente é completamente vaporizado. Além 
disso, mostre a processo em um diagrama de T-v com relação as linhas de 
saturação. (Resp: 187 °C) 
 
7) Um vaso de 0,5 m3 contém 10 kg de refrigerante-134a a -20 °C. Determine (a) a 
pressão, (b) a energia total interna, e (c) o volume ocupado pela fase líquida. 
(Resp: a)132,82 kPa; b) 904,20 kJ; c)0,00489 m3) 
 
8) Um dispositivo de êmbolo-cilindro, inicialmente contém 50 L de a água líquida, 
a 40 ° C e 200 kPa. O calor é transferido para o de água a pressão constante até 
que todo o líquido seja vaporizado. 
(a) Qual é a massa de água? (Resp: 49,6 kg) 
(b) Qual é a temperatura final? (Resp: 120,21°C) 
(c) Determinar a variação total de entalpia. (Resp: 125948,37 kJ) 
(d) Mostrar o processo em um diagrama de T-v com relação ao linhas de saturação. 
 
9) Um dispositivo êmbolo-cilindro contém 0,8 kg de vapor a 300 °C e 1 MPa. O 
vapor é arrefecido sob pressão constante até que metade da massa condensa. 
(a) Mostre o processo em um diagrama T-v. 
(b) Encontre a temperatura final. (Resp: 179,88 °C) 
(c) Determinar a variação do volume. (Resp: -0,1282 m3) 
 
10) Um tanque rígido contém vapor de água a 250 °C e uma pressão desconhecida. 
Quando o tanque é arrefecido para 150 °C, o vapor começa a condensar. Estime a 
pressão inicial no tanque. (Resp: 0,6 Mpa) 
 
11) Um dispositivo de pistão-cilindro contém inicialmente vapor a 3,5 MPa, 
superaquecido por 5 ° C. Agora, o vapor perde calor para o ambiente e o pistão se 
move para baixo atingindo um conjunto de batentes em que o cilindro contém 
água no estado líquido saturado. O arrefecimento continua até que o cilindro 
contém água a 200 °C. Determinar (a) a temperatura inicial, (b), a mudança de 
entalpia por unidade de massa do vapor no momento em que o pistão atinge os 
batentes, e (c) a pressão final e o título (se mistura). (Resp: a)247,6 °C; b) -1771 
KJ/Kg; c)1555 KPa; x=0,0006) 
 
 
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12) Um balão esférico com um diâmetro de 6 m é preenchido com hélio a 20 °C e 200 
kPa. Determinar o número mols e a massa do hélio no balão. (Resp: n=9,28 kmol; 
m=37,16 kg) 
 
13) A pressão de um pneu de automóvel depende da temperatura do ar no pneu. 
Quando a temperatura do ar é 25 °C, o indicador de pressão lê 210 kPa. Se o 
volume do pneu é de 0,025 m3, determinar o aumento de pressão no pneu quando 
a temperatura do ar no pneu subir para 50 °C. Além disso, determinar a quantidade 
de ar que deve ser sangrada para restaurar a pressão ao seu valor original, a esta 
temperatura. Suponha que a pressão atmosférica é de 100 kPa. (Resp: 26 kPa; 
0,007 kg) 
 
14) Um tanque de 1 m3 contendo ar a 25 °C e 500 kPa está ligado através de uma 
válvula para outro tanque contendo 5 kg de ar a 35 °C e 200 kPa. Agora a válvula 
é aberta, e o sistema inteiro é deixado atingir o equilíbrio térmico com o ambiente, 
que é de 20 °C. Determinar o volume do segundo tanque e a pressão final de 
equilíbrio de ar. (Resp: 2,209 m3; 284,14 kPa) 
 
15) Determine o volume específico de vapor de água superaquecida a 10 MPa e 400 
°C, usando (a) a equação do gás ideal, (b) a carta de compressibilidade 
generalizada, e (c) as tabelas de vapor. (Resp: a)0,03106 m3/Kg; b)0,02609 
m3/kg; c)0,026436 m3/kg) 
 
 
 
 
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16) O vapor saturado saindo da turbina de uma usina de potência a 40 °C condensa-
se no exterior de um tubo com 3 cm de diâmetro externo e 35 m de comprimento 
à taxa de 130 kg/h. Determine a taxa de transferência de calor do vapor de água 
para a água de resfriamento que escoa no interior do tubo.(Resp. 86,9 kW) 
 
17) Metano a 8 MPa e 300 K é aquecido a pressão constante até que o seu volume 
tenha aumentado em 50%. Determine a temperatura final usando a equação de 
estado do gás ideal e o fator de compressibilidade. Qual desses dois resultados é 
mais preciso?(Resp=450 K; 406K) 
 
18) A combustão em um motor a gasolina pode ser aproximada por um processo de 
adição de calor a volume constante. Tanto a mistura de ar e combustível existente 
no cilindro antes da combustão como os gases resultantes desta podem ser 
aproxima- dos simplesmente como ar, um gás ideal. No motor a gasolina, as 
condições do cilindro são de 1,4 MPa e 450 °C antes da combustão e 1.600 °C 
após esta. Determine a pressão ao final do processo de combustão. (Resp. 3,6Mpa)