RESOLUÇÃO DOS EXERCÍCIOS

CAPÍTULO 2

2.20 – Densidade do aço: ρ = 7820 kg/m3

Volume do aço: V = m/ρ = 2 kg7820 kg/m3 = 0.000 256 m3

Densidade da água: ρ = 997 kg/m3

Massa da água: m = ρV = 997 kg/m3 ×0.004 m3 = 3.988 kg

Massa total: m = maço + mágua = 2 + 3.988 = 5.988 kg

Volume Total: V = Vaço + Vágua = 0.000 256 + 0.004 = 0.004 256 m3 = 4.26 L Propriedades Extensivas: m, V Propriedades Intensivas: ρ (or v = 1/ρ), T, P

2.21 – MO2 = 31.999 ; MN2 = 28.013

nO2 = mO2 / MO2 = 731.999 = 0.21876 kmol

nO2 = mN2 / MN2 = 528.013 = 0.17848 kmol ntotal = nO2 + nN2 = 0.21876 + 0.17848 = 0.3972 kmol

2.30 – a = dV/dt = ΔV/Δt => Δt = ΔV/a = ((75 − 20) 1000)/(3600 × 5) = 3.82 sec

F = ma = 1500 kg × 4 m/s2 = 6000 N

3.25 – a) H2O T = 275°C P = 5 MPa Tab A.2 Para a Temp dada, lê-se: Psat = 5.499 MPa P > Psat => líquido comprimido Tab A.3 Para a Pressão dada, lê-se: Tsat = 264°C T < Tsat => líquido comprimido

b) H2O T = −2°C P = 100 kPa Tab A.6 −2°C read: Psat = 0.5176 kPa De forma que P > Psat => líquido comprimido

3.34 – a) P > Psat = 133.7 kPa ⇒ líquido comprimido

v ~ vf = 0.000738 m3/kg

x = indefinido

b) v > vg 300 kPa ⇒ vapor superaquecido

T = 10 + (20 - 10) ( (0.072 - 0.07111) / (0.07441 - 0.07111)) = 12.7°C x = indefinido

3.38 – a) v < vg = 0.04892 m3/kg ⇒ 2 fases

x = (v – vf) / vfg = (0.04 - 0.002877) / 0.04605 = 0.806 P = Psat = 1296 kPa

b) T > Tc e v >> vc ⇒ vapor superaquecido, localizado entre 600 e 800 kPa

P = 600 + 200 (0.25 - 0.30067) / (0.2251 - 0.30067) = 734 kPa

4.13 – Para o caso onde o pistão flutua, como se vê na Fig. P4.9, a pressão do R-410a deve ser igual à pressão de equilíbrio que flutua (forças de equilíbrio no) o pistão. A situação na figura P4.12 é possível se a pressão do R-410a é igual ou superior a

pressão do cilindro-pistão

4.29 – Após o fechamento da válvula não há mais do fluxo, volume e massa constantes.

1: x1 = 1, P1 = 110 kPa ⇒ v1 = vg = 1.566 m3/kg 2: T2 = 25oC, ?

Processo: v2 = v1 = 1.566 m3/kg = [0.001003 + x2 × 43.359] m3/kg x2 = (1.566 – 0.001003) / 43.359 = 0.0361

Estado 2 : T2 , x2 da Tab A.4 P2 = Psat = 3.169 kPa

1W2 = ∫❑

❑

PdV=0

4.33 – Pegue como CV o 1.5 kg de água.

m2 = m1 = m ;

Equação: P = A + BV (linearidade em V) Estado 1: (P, T) => v1 = 0.95964 m3/kg

Estado 2: (P, T) => v2 = 0.47424 m3/kg, V2 = mv2 = 0.7114 m3

Da equação:

1W2 = ∫ P dV = área = (m/2) (P1 + P2)(v2 − v1) = 1.5/2 kg (200 + 600) kPa (0.47424 – 0.95964) m3/kg = −291.24 kJ Note que o volume foi reduzido, portanto o Trabalho é negativo.

4.71 – CV Amônia, Massa constante

Processo: V = constante, a não ser que P = Pf

Estado 1: T = 10oC, v1 = V/m = 1/10 = 0.1 m3/kg vf < v < vg

x1 = (v - vf)/vfg = (0.1 - 0.0016)/0.20381 = 0.4828

Estado 1a: P = 900 kPa, v = v1 = 0.1 < vg em 900 kPa

É um estado de duas fases T1a = 21.52oC Uma vez que T2 > T1a então v2 > v1a

Estado 2: 50oC e 900 kPa (vapor superaquecido) Interpolação Linear entre 800 e 1000 kPa: v2 = 0.1648 m3/kg, V2 = mv2 = 1.648 m3

1W2 = ∫ P dV = Pf (V2 - V1) = 900 kPa × (1.648 - 1.0) m3 = 583.2 kJ