Question

Questão 1) O vapor entra em um bico a 900 kPa e 280∘
C a uma velocidade insignificante e descargas a uma pressão de 525 kPa. Supondo a expansão isentrópica do vapor no bocal, qual é a velocidade de saída e qual é a área da seção transversal na saída do bocal para uma vazão de 0,76 kg / s?

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Questão 2) Um gás é encerrado em um cilindro equipado com um pistão leve sem atrito e mantido à pressão atmosférica. Quando são adicionadas 1600 kcal de calor ao gás, observa-se que o volume aumenta lentamente de 12,0 m³para 16,2 m³

Calcule o:

a) trabalho realizado pelo gás

b) mudança na energia interna do gás

Answer 1

Questão 1).

Dados:

•A pressão inicial é: P1=900KPa

•A temperatura inicial é: T1=280ºC(O r553K

•A pressão final é: P2=525KPa.

•A taxa de fluxo de massa é: m=0,76kg/s

→ Resolução:

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Fórmula para a temperatura final:

T2=T1 (P2/p1)^γ-1/γ

Aqui, o índice adiabático de vapor é γ e seu valor é 1,33.

▬

Substituindo:  

T2= 533K(525KPa/900KPa)^1,33-1/1,33 =

466,279K.

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Fórmula para a velocidade de saída:

V= √200C p (T1-T2)

Aqui, a capacidade específica de calor é C p e seu valor é 2,1Kg.k

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Substituindo:

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V=√200.2,1kJ/Kg.K(533K-466,279K) = 529,365m/s.

▬

→ A velocidade de saída é de 529.365M/s.

▬

Fórmula para a taxa de fluxo de massa:

M= ρ A v

Aqui, a área de saída é A, a densidade do vapor é ρe, seu valor é 0,6kg/m³.

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Substituindo:

▬

0,76kg/s = 0,6kg/m³ . A . 529,365m/s

Uma= 2,392.10-³m²  

= 23,92Cm².

→ A área de saída é de 23,92Cm².

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Questão 2).

o calor é adicionado a um sistema, é igual à soma do aumento da energia interna e do trabalho realizado pelo gás. Matematicamente, esta lei pode ser escrita como: ΔQ= ΔU+w

Onde,

→ ΔQ: É o calor adicionado ao sistema

→ ΔU:  É a mudança na energia interna do sistema

→ W: é o trabalho feito pelo gás.

▬

Dados:

→ O calor adicionado ao sistema é:

ΔQ= 1600Kcal.4186J/Kcal=6,6976.10^6J.

→ A variação no volume do gás é:

ΔV= (16,2-12)m³=4,2m³.

→ A pressão atmosférica é,  

P  =  1,013  .  10^ 5  P  a

▬

A) O trabalho realizado pelo gás em um processo isocórico (pressão constante) é dada pela fórmula:

W= P ΔV

Substituindo:

W= (1,013.10^5)(4,2)

→ 4,25.10^5J

▬

B) Aplicando a primeira lei da termodinâmica, a mudança na energia interna do gás será:

ΔU= ΔQ-W

Substituindo:

ΔU=6,6976.10^6-4,25.10^5

→ ΔU=6,672.10^6J.

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Answer 2

A) O trabalho realizado pelo gás em um processo isocórico (pressão constante) é dada pela fórmula:

W= P

ΔV

Substituindo:

W= (1,013.10^5)(4,2)

→ 4,25.10^5J

▬

B) Aplicando a primeira lei da termodinâmica, a mudança na energia interna do gás será:

ΔU= ΔQ-W

Substituindo:

ΔU=6,6976.10^6-4,25.10^5

ΔU=6,672.10^6J.