Fundamentos da Termodinamica

Fundamentos da Termodinamica

(Parte 4 de 10)

Da tabela de vapor saturado (B.1.1), temos para 80oC a pressão Ps de 47,39kPa. Como sPP= para a temperatura, então o estado é saturado. _ Exemplo 7. Seja água a 50oC e a 5kPa. Determine o estado.

Da tabela de vapor saturado (B.1.1), temos para 50oC a pressão Ps de 12,349kPa. Como sPP< para a temperatura, então o estado é superaquecido.

_ Exemplo 8. Água a 250oC e pressão de 0,5 MPa. Calcular o volume específico médio.

Da tabela B.1.1, para 250oC tem-se Ps = 3,973 MPa. Como sPP< , o estado é de vapor superaquecido. Da tabela de vapor superaquecido, v = 0,4744 m3/kg.

_ Exemplo 9. Água a 320oC e pressão de 2,5 MPa. Calcular o volume específico médio.

Da tabela B.1.1, para 320oC tem-se Ps = 1,274 MPa. Como sPP< , o estado é de vapor superaquecido. Da tabela de vapor superaquecido, para a pressão de 2,5 MPa:

T v 300 0,0989 350 0,10976

Capítulo 3 – Propriedades de uma Substância Pura

Termodinâmica – Depto Mecânica – UNITAU – Prof. Dr. Fernando Porto

Interpolando: T v

_ Exemplo 10. Água a 400oC e pressão de 2,7 MPa. Calcular o volume específico médio.

Da tabela B.1.1, verifica-se que a temperatura máxima para estado saturado é de 374,14oC.

O procedimento é o mesmo empregado para o vapor superaquecido. Entretanto, as tabelas não são comuns, então, assume-se o valor das propriedades do líquido comprimido como sendo igual ao do líquido saturado na mesma temperatura.

_ Exemplo 1. Água a 100oC e pressão de 5 MPa. Calcular o volume específico médio.

Da tabela B.1.1, para 100oC tem-se Ps = 0,101 MPa. Como sPP> , o estado é de líquido comprimido. Da tabela de líquido comprimido (B.1.4), para a pressão de 5 MPa tem-se v = 0,001041 m3/kg.

_ Exemplo 12. Refrigerante R-12 a 10oC e pressão de 0,6 MPa. Calcular o volume específico médio.

Da tabela B.3.1, para 10oC tem-se Ps = 0,42330 MPa. Como sPP> , o estado é de líquido comprimido. Como não há tabela de líquido comprimido, utiliza-se a de vapor saturado (B.3.1):

Para 10oC, v = vl = 0,000733 m3/kg. _

3.6 Comportamento P - V - T dos Gases na Região onde as Massas Específicas são Pequenas ou Moderadas

Uma das formas de acumulação de energia a nível molecular é a energia potencial intermolecular. Esta forma de acumulação está relacionada com as forças que atuam entre as moléculas.

Quando a massa específica é baixa, e portanto a distância média entre as moléculas é grande, considera-se que a energia potencial intermolecular pode ser desprezada. Nesta condição, o fluido é denominado gás perfeito. A partir de observações experimentais estabeleceu-se que o

Capítulo 3 – Propriedades de uma Substância Pura

Termodinâmica – Depto Mecânica – UNITAU – Prof. Dr. Fernando Porto comportamento P- V- T dos gases a baixa massa específica é dado, com boa precisão, pela seguinte equação de estado:

TRnVP...= Þ TRnvP...= onde kmolkg kgM n é o número de kmois de gás, M a massa molecular, m a massa em questão, e R é a constante universal dos gases. O valor de R é

KkmolkJ Kkmol mkN

Kkmol mN

A escala de temperatura que deve ser utilizada é a absoluta (escala de gás perfeito). Combinando as equações e reordenando, obtemos

TRmVP...= Þ TRvP..= onde M R= sendo R a constante para um gás particular. A tabela A.5 do Apêndice fornece o valor de R para algumas substâncias a temperatura forem iguais a 100 kPa e 25°C. Admita que o ar se comporta como um gás perfeito. Da Tabela A.5, tem-se R = 0,287 kNm/kgK . Deste modo, kg KkgKkNm mmkN TR apresenta peso molecular igual a 24. A temperatura no gás é 25°C. Qual é a pressão no gás? Primeiramente determina-se a constante do gás:

kgKkNm kmolkg kmolKkNmM

O valor de P pode então ser calculado:

kPa m KkgKkNmkgV

TRm P 2066

Capítulo 4 – Trabalho e Calor

Termodinâmica – Depto Mecânica – UNITAU – Prof. Dr. Fernando Porto

4.1 Definição de Trabalho

Em física, trabalho (aqui normalmente representado por W, do inglês work) é uma medida da energia transferida pela aplicação de uma força ao longo de um deslocamento. O trabalho de uma força F pode calcular-se de forma geral através da seguinte integral de linha:

onde F é o vetor força e x é o vetor posição ou deslocamento.

O trabalho é um número real, que pode ser positivo ou negativo. Quando a força atua na direção do deslocamento, o trabalho é positivo, isto, é existe energia sendo acrescentada ao corpo ou sistema. O contrário também é verdadeiro. Uma força na direção oposta ao deslocamento retira energia do corpo ou sistema. Qual tipo de energia, se energia cinética ou energia potencial, depende do sistema em consideração.

Como mostra a equação acima, a existência de uma força não é sinônima de realização de trabalho. Para que tal aconteça, é necessário que haja deslocamento do ponto de aplicação da força e que haja uma componente não nula da força na direção do deslocamento. É por esta razão que aparece um produto interno entre F e x.

Esta definição é válida para qualquer tipo de força independentemente da sua origem. Assim, pode tratar-se de uma força de atrito, gravítica (gravitacional), elétrica, magnética, etc.

Exemplo ilustrativo

Motor elétrico

Bateria

Pás

Fronteira do sistema (a)

Motor elétrico

Bateria Fronteira do sistema Peso

Roldana

Motor elétrico

Bateria

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