APS Termodinamica

Passo 1 (Equipe)

Calcular qual deve ser a pressão interna do globo. De acordo com a turbina construída por Hero, para efeito de curiosidade, era constituída por um globo, contendo água e, do qual, vapor fervente poderia escapar através de dois bocais,como mostrado na figura. Fogo colocado abaixo de um recipiente fervia a água e vapor escapava pelos tubos verticais, entrando no globo. Conforme o vapor era expelido pelos bocais, o globo era colocado em movimento giratório. Para que o globo gire é necessário uma força de 5N na extremidade de cada bocal, cada bocal tem o diâmetro de 0,5 cm.

D= 0,5 cm → 0,005 m

P=F/A

Area: π D²/4 =π 0,00524 =19,6 ∙10-6 m²

P=5A×255,102 kPa

Passo 2 (Equipe)

Comparar a pressão exercida pelo vapor d’água sobre o globo, encontrada no passo 1, e a pressão interna de um pneu de carro (30 Psi)

1 PSI = 6,89475 kPa

30 PSI = 206,8425 kPa

255,1026,89475 = 37 PSI

Passo 3 (Equipe)

Calcular qual a fração em volume ocupada pelo vapor d’água, sabendo que o vapor de água dentro do globo está com uma titulação de 0,1 e adotando o valor de pressão encontrado no 1º passo.

V= Vl+X∙(Vv-Vl)

V= 0,001067+0,1∙ (0,71871-0,001067)

Volume específico:

V= 72,8313 ∙10-3M³

Passo 4 (Equipe)

Calcular a temperatura que o vapor atinge quando iniciamos o movimento do globo, de modo que o globo inicialmente tem vapor de água superaquecido a 90°C e os bocais se encontram vedados. Adote a pressão encontrada no 1° passo. (dica: trate o problema como uma transformação gasosa). Ao final dessa etapa, o grupo deverá apresentar relatório resumido ao professor da disciplina, contendo todos os passos dessa etapa em uma data previamente definida.

1 K = º C + 273

K = 90 + 273 = 363 K

* Para pressão inicial: 255.102 kPa, TABELA B 1.2, encontramos T inicial: 127,43 ºC

K = 127,43 + 273 = 400,43 K

P ∙ VT = Pi ∙ VlTi → PT = PiTi →

P363 = 255,102 kPa400,43 =P =( 363 x 255,102)/400,43 = P = 231,256 kPa

Etapa 2

Passo 1 (Equipe)

Determinar a pressão e o volume específico dentro da panela quando á água entrar em ebulição a 120ºC, com auxílio de uma tabela de vapor d’água.

Na tabela B1.1 em Temperatura 120 º C, Pressão 198,5 kPa,

Volume Liquido de 0,001060 m2kg,

Volume Gasoso de 0,89186 m2kg

Vesp =0,001060 + 0,89186 = 0,89292 m²kg

Passo 2 (Equipe)

Calcular as dimensões (altura, largura e densidade) do pino na válvula principal, sabendo que a panela padrão de 5 litros é projetada para ter uma saída de vapor pela válvula principal (diâmetro