Termodinamica

BC1309: Termodinâmica Aplicada
Solução
da
Lista de Exercícios 1
1) 1. A água contida num conjunto Pistão Cilindro passa por dois processos em série, a partir de um estado inicial onde P = 10,00 bar, T = 400 ºC.
Processo 1 - 2: A água é resfriada a pressão constante até se tornar vapor saturado a P =
10,00
bar.
Processo 2 - 3: A água é resfriada a volume constante até 150 ºC
Esquematize os processos em diagramas Pv e Tv.
Para o processo como um todo, Determine o trabalho envolvido kJ/kg
Para o processo como um todo, determine o calor transferido. (kJ/kg).

W

Q
Primeira Lei:
∆ 1 U 3 =1 Q 3 −1W 3
Processo 1→2(pressão constante)
Processo 2→3(volume constante)
Estado Inicial (1):
P=10 bar=1MPa; T= 4000C, do CATT, u1=2957 kJ/kg; v1=0,3006 m3/kg.
Estado 2: P= 1 MPa,, x=1(vapor saturado), do CATT; T=179,80C; u2=2504 kJ/kg; v2=0,1944 m3/kg.
Estado 3, resfriada a volume constante(0,1944 m3/kg), do CATT, P3=0,4759kPa, u3=1583 kJ/kg; v3=0,1944 m3/kg( mistura liquido vapor)
a) calculo do trabalho
2
3
2
W 3 1W 2 2W 3
=
+
= ∫ Pdv + ∫ Pdv = ∫ Pdv = P (v 2 − v1 ) = 10 3 kPa(0,1944 − 0,3006) = −106,2kJ / kg
1
2
1
m m m
b) Calculo do Calor
1

1

Q 3 / m = ∆ 1 u 3 + 1W 3 / m

mas,∆ 1 u 3 = u 3 − u1 = 1583 − 2957 = −1374kJ / kg
1

Q 3 / m = −1374 − 106,2 = −1480kJ / kg

2) Um recipiente rígido e indeformável contém 3 kg de água na pressão de 10 atas
(atmosfera) com 51% de titulo. O recipiente ao ser aquecido lentamente eleva sua pressão para 20 atas. Qual é o calor fornecido ao sistema. Nota 1 ata~100 kPa.

Vapor

Água liquida

Q

Sistema: Água contida no recipiente(V), m=3 kg
Estado Inicial(1): P1=10 atm ≈ 1MPa, x1=0,51=mv/m→mv=0,51x3=1,53 kg (mistura)
Estado Final(2): P2=20 atm≈ 2 MPa, em algum ponto do estado termodinâmico da H2O
Processo: Volume Constante( isocórico), volume especifico constante.
Analise: Primeira Lei:
2
2
1 Q = (U 2 − U 1 ) + 1W ;
W 2 = 0(V = CTE )

1

Q 2 = m(u 2 − u1 )
Portanto, é