Lista 2ª Lei - Termodinâmica

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Lista de Exercícios – 2ª. Lei 
1 – Calcule o rendimento de um ciclo de Potência operando segundo a Figura abaixo. Se o 
ciclo operasse segundo um ciclo de Carnot qual seria seu rendimento? (0,4; 0,5) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
2 – O ciclo de refrigeração apresentado abaixo apresenta QH = 900 kJ e TH = 40ºC, QL = 500 
kJ e TL = 1 ºC. Qual o rendimento se o ciclo operar como um refrigerador? E se operar como 
uma bomba de calor? Calcule também os rendimentos de Carnot para ambos. (1,25; 2,25; 
7,03; 8,03) 
 
3 - Utilizando os valores fornecidos pela figura abaixo, determine se este motor opera 
reversivelmente, irreversivelmente ou é um motor impossível. 
 
4 - Uma geladeira deve manter sua temperatura interna em 5 ºC. Se a temperatura externa é de 
30 ºC qual a mínima potência necessária do compressor se a geladeira ganha calor a uma taxa 
de 7000 kJ/h? (0,17 kW) 
 
5 – Uma piscina utiliza uma bomba de calor para manter a temperatura de sua água em 25ºC. 
Se a temperatura ambiente é de 5 ºC. Qual a mínima potência necessária do compressor se ela 
perde calor a uma taxa de 3588,6 kcal/h? (0,28 kW) 
 
6 – Calcule a variação de entropia (entropia gerada) de 5kg vapor de água saturado a 5 kgf/cm2 
condensando-se a P =cte até x= 0,2. Considere que o vapor transfere calor em um ambiente a 
30ºC. (1,903 kcal/K) 
 
W = 350 kJ/kg 
Motor 
cíclico 
QH = 575 kJ/kg 
QL = 225 kJ/kg 
TH = 200 oC 
TL = 75 oC 
We útil = 
QH = 500 kJ 
TH = 350 ºC 
Gerador de 
Vapor 
Turbina 
Condensador 
Bomba 
QL = 300 kJ 
TL = 35 ºC 
W Wbomba 
7 – Uma pequena caldeira produz 20 kg vapor de água saturado a 120ºC a partir de água 
liquida a 30 ºC (considere como liquido saturado). Admita que o aquecimento é realizado por 
uma resistência elétrica cuja temperatura atinge 200ºC. Calcule a entropia gerada neste 
processo. (5,912 kcal/K) 
 
8 – Durante 1h, água líquida saturada a 100 oC (1kg) é transformada em de vapor saturado 
devido a um aquecimento (Q = 350 kcal/h) sob T = 180oC. O sistema possui um agitador. 
Qual o trabalho pelo agitador? Qual a quantidade de entropia produzida? (188,86 kcal/h; 
0,6714 kcal/K) 
 
9 – Uma produção de 200 kg de um alimento (Cp = 0,9kcal/kgoC) foi esterilizada até T = 
110ºC. Imediatamente foram resfriadas com água a T = 30ºC. Considerando que o alimento se 
resfria até a temperatura da água, qual a variação de entropia alimento-água? (5,36 kcal/K) 
 
10 – Uma Turbina recebe vapor de água a 5 kgf/cm2 e 180ºC que sai a como vapor saturado a 
2 kgf/cm2 . Se esse processo fosse reversível, admitindo a mesma pressão de saída, qual seria a 
fase da água na saída da turbina. Compare o trabalho gerado por essa turbina com o trabalho 
caso ela trabalhasse reversivelmente. Considere trabalho específico (J/kg). (26,5 e 40,4 
kcal/kg) 
 
11 – Um vendedor de sistemas de refrigeração afirma que seu compressor trabalha 
adiabaticamente com refrigerante R134a entrando como vapor saturado à -15ºC e saindo a P = 
1 MPa e T= 40ºC. Avalie essa afirmação. Dados: se= 1,7354kJ/kgK ss = 1,7053kJ/kgK 
 
12 – Um evaporador processa um suco a T = 65ºC recebendo 5000 kcal/h. Para tanto utiliza-se 
10 kg/h de vapor de água que entra saturado a 110ºC saindo como liquido saturado a mesma 
temperatura. Qual a taxa de produção de entropia nesse processo (alimento-vapor)? Regime 
permanente. (0,893 kcal/hK) 
 
13 - Um tanque de pasteurização de leite contem 350 L de leite (d = 1035kg/m3; Cp = 
0,93kcal/kgoC ). O leite é aquecido de 4 até 65 ºC através do fornecimento de calor por um 
vapor de água à temperatura de 100ºC. Qual a variação de entropia leite-vapor? (admita que o 
processo foi realizado a P = cte) (11,94 kcal/K) 
 
14 - Um tanque contem 500 L de suco (d = 1025kg/m3; Cp = 0,98 kcal/kgoC ) sendo aquecido 
de 25 até 82 ºC através do fornecimento de calor por um vapor de água à temperatura de 
110ºC. Qual a variação de entropia suco-vapor? (admita que o processo foi realizado a P = cte) 
(13,15 kcal/K)