Lista Termodinamica Aplicada - Propriedades Das Substancias

Lista 2: Propriedades das substâncias

1) Responda as seguintes perguntas:

a) Qual é pressão de saturação de 200ºC?

b) Qual é a temperatura de saturação de 50kPa?

c) Qual é o volume de 3 kg de líquido saturado de água na pressão de 50 kPa?

d) Qual é o volume de 3 kg de vapor saturado de água na pressão de 50 kPa?

e) Qual é o volume de 3 kg de água com título de 60 na pressão de 50 kPa?

2) Determine a pressão do gás nitrogênio a T = 175 K e v = 0,00375 m3/kg e compare com os

resultados obtidos tendo como base:

a. Equação de gás perfeito;

b. Fator de compressibilidade;

c. Equação de Van der Waals;

d. Equação de Beattie-Bridgeman;

e. Equação de Benedict-Webb-Rubin. Tabela termodinâmica.

3) Qual é o erro percentual no volume específico se for adotado o modelo de gás perfeito para

representar o comportamento do vapor superaquecido de amônia a 40ºC e 500 kPa? Qual

será o erro percentual se for usado o diagrama generalizado de compressibilidade? Qual será

o erro percentual se for usada equação de estado de Van der Waals?

4) Determine as propriedade específica para a água nos estados indicados e localize cada estado

nos diagramas p-v e T-v.

p (bar) T (C) X(%) Fase v(m3/kg) u (kJ/kg)

1,4 300

1,5 0,9

12 400

200 0,3

150 80

2,5 MPa 140

5) Em cada um dos casos seguintes, determine a fase da água e complete a propriedade que está

faltando e represente o estado através dos gráficos p-v e T-v.

1) p= 900 kPa, v= 0,035 m3/kg: Fase___________________; T=___________ oC

2) p= 10 MPa, x= 0,33: Fase___________________; v=___________ m3/kg

3) p= 200 kPa, T = 50 oC: Fase___________________; v=___________ m3/kg

4) T = 250 oC, v= 1 m3/kg: Fase___________________; p=___________ MPa

5) p= 6,5 MPa, T = 5125 oC: Fase___________________; v=___________ m3/kg

6) O volume interno de uma panela de pressão é de 2 litros. A panela opera a uma pressão de 3

atm. Assumindo que nenhum vapor escapa da panela, pergunta-se:

1) Qual é o estado da água na panela se estiver operando com 1g de água?

2) Qual é o estado da água se 0,1 kg de água for utilizado?

2

3) Qual é a quantidade mínima de água que deve ser utilizada na panela para garantir que toda a água não

vaporize durante operação?

7) Um tanque rígido com volume de 0,002 m3 contém uma mistura em equilíbrio de água no

estado líquido e de vapor a uma temperatura de 150 oC. A massa da mistura é de 0,5 kg.

1) Qual é o título da mistura?

2) Qual é a fração do volume do tanque ocupado pelo líquido?

8) Água líquida saturada contida em um tanque fechado e rígido é resfriada até um estado final

onde a temperatura é 50C e a massa do vapor saturado e do líquido saturado presentes são

0,03 e 1999,97 kg, respectivamente. Determine a temperatura inicial e o volume do tanque.

Representar o processo em diagramas p-v e T-v.

9) Um tanque de 80 l contém 4 kg de R-134a a uma pressão de 165 kPa. Determine a

temperatura do refrigerante, o título a entalpia e o volume ocupado pela fase vapor.

10) Uma massa de 200 g de água líquida saturada é completamente vaporizada a pressão

constante de 100 kPa. Determine a variação de volume e a quantidade de energia adicionada

a água.

11) Um conjunto cilindro-pistão contém butano a 25ºC e 500 kPa. O modelo de gás perfeito é

adequado para simular o comportamento do butano contido no conjunto cilindro-pistão?

12) O modelo de gás perfeito é adequado para representar o comportamento destas substâncias

nos estados indicados: Oxigênio: 30C e 3MPa; Metano: 30ºC e 3MPa; Água: 30ºC e 3MPa;

R-134a: 30ºC e 3MPa; R-134a: 30ºC e 100kPa.

13) Um tanque rígido com volume de 1m3 contém propano a 100kPa e 300K e está conectado,

através de uma tubulação com válvula, a outro tanque com volume de 0,5 m3 que contém

propano a 250kPa e 400K. A válvula é aberta e espera-se até que a pressão se torne uniforme.

Sabendo que a temperatura final de equilíbrio é de 325K, determine a pressão no final desse

processo.

14) Um conjunto cilindro-pistão contém 0,1 m3 de água líquida e 0,9 m3 de água vapor em

equilíbrio a 800 kPa. Calor é transferido a pressão constante até que a temperatura alcance

350C. Qual a temperatura inicial da água, determine a massa total de água, o volume final e

represente o processo em diagramas p-v e T-v.