2 º Semestre 2016/2017 (MEAer, MEMec,MeAmb 1º Teste-Repescagem, 26 de Junho de 2017 Duração: 2 horas. Nome: Nº Sala

Transcrição

1 P1 (5 valores): Cada uma das perguntas seguintes tem apenas uma resposta verdadeira. Identifique-a com X (Reposta correta: 0.5; resposta errada: -0.2; ausência de resposta: 0.0) 1. A constante (R) de um gás perfeito é igual à/ao de dois calores específicos: Soma Quociente Produto Diferença 2. Quando um gás perfeito é aquecido a volume constante: apenas a sua temperatura aumenta apenas a sua pressão aumenta nem a temperatura nem a pressão aumentam tanto a temperatura como a pressão aumentam 3. Água a 5 bar e 151,9 o C está no estado de: Liquido comprimido Vapor sobreaquecido Vapor saturado Tanto pode estar no estado de liquido saturado, como de vapor saturado ou ser mistura a duas fases 4. 2 kg de água inicialmente a 80 o C e com um título de vapor de 0.5, contidos dentro de um sistema cilindro-êmbolo recebe calor até vaporizar completamente. Mantendo-se o êmbolo livre de se movimentar, a energia interna variou de: 2482,20 kj 334,86 kj 4294,68 kj 2147,38 kj 5. Água à pressão de 1.0 MPa e com um volume especifico de 0,0978 m 3 /kg tem um título de vapor de: 0 40% 25% 50%

2 6. Num processo adiabático: A temperatura varia A variação de energia interna é igual ao trabalho Não ocorrem trocas de calor com e a vizinhança Todas as respostas anteriores são verdadeiras 7. A energia interna de um gás perfeito que sofre um processo isotérmico: Diminui se o sistema realizar trabalho sobre a vizinhança Aumenta se o sistema realizar trabalho sobre a vizinhança Aumenta se a pressão aumentar Permanece constante 8. Se n=1 na equação pv n = Constante, o processo é: Adiabático Isobárico Isocórico Isotérmico 9. 1 litro de ar dentro de um cilindro fechado por um êmbolo é aquecido de 27 o C a 227 o C à pressão constante de 400kPa. Se o ar se comportar como um gás perfeito, então o volume final vale aproximadamente: 0.5 litros m litros m O trabalho realizado por um gás perfeito no processo de expansão adiabático de um gás de um estado 1 para um estado 2 é dado, em módulo, por (com g=c p /C v ): qualquer umas expressões anteriores

3 P2 (1v+1v+1v+1v+1v) Um tanque rígido e com paredes adiabáticas, volume de 1m 3 está dividido em duas partes iguais. Cada uma delas contém R134a. O volume A contém 6 Kg e a pressão é de 2 bar. No volume B a pressão é de 1 bar e e temperatura 20 C. a ) Preencha a tabela: Partição T[ C] P [bar] v [m3/kg] u [kj/kg] A B b) A divisória que separa os dois volume é retirada. Verifique se o estado final é P=1.8 bar e T= 10 C. c) Com tanque já sem divisória, e o R134a inicialmente a P=1.8 bar e T=10 C, uma das paredes do tanque desloca-se e o volume final é m 3. As paredes continuam adiabáticas. No final a pressão é de 1bar. Caracterize o estado inicial e final: V [m 3 ] T[ C] P [bar] v [m 3 /kg] u [kj/kg]

4 d) Qual o trabalho trocado pelo sistema? W= e) A evolução do R134a pode ser expressa por uma politrópica? Justifique

5 P1 (5 valores): Cada uma das perguntas seguintes tem apenas uma resposta verdadeira. Identifique-a com X (Reposta correta: 0.5; resposta errada: -0.2; ausência de resposta: 0.0) 1. A constante (R) de um gás perfeito é igual à/ao de dois calores específicos: Soma Quociente Produto Diferença 2. Quando um gás perfeito é aquecido a volume constante: apenas a sua temperatura aumenta apenas a sua pressão aumenta nem a temperatura nem a pressão aumentam tanto a temperatura como a pressão aumentam 3. Água a 5 bar e 151,9 o C está no estado de: Liquido comprimido Vapor sobreaquecido Vapor saturado Tanto pode estar no estado de liquido saturado, como de vapor saturado ou ser mistura a duas fases 4. 2 kg de água inicialmente a 80 o C e com um título de vapor de 0.5, contidos dentro de um sistema cilindro-êmbolo recebe calor até vaporizar completamente. Mantendo-se o êmbolo livre de se movimentar, a energia interna variou de: 2482,20 kj 334,86 kj 4294,68 kj 2147,38 kj 5. Água à pressão de 1.0 MPa e com um volume especifico de 0,0978 m 3 /kg tem um título de vapor de: 0 40% 25% 50%

6 6. Num processo adiabático: A temperatura varia A variação de energia interna é igual ao trabalho Não ocorrem trocas de calor com e a vizinhança Todas as respostas anteriores são verdadeiras 7. A energia interna de um gás perfeito que sofre um processo isotérmico: Diminui se o sistema realizar trabalho sobre a vizinhança Aumenta se o sistema realizar trabalho sobre a vizinhança Aumenta se a pressão aumentar Permanece constante 8. Se n=1 na equação pv n = Constante, o processo é: Adiabático Isobárico Isocórico Isotérmico 9. 1 litro de ar dentro de um cilindro fechado por um êmbolo é aquecido de 27 o C a 227 o C à pressão constante de 400kPa. Se o ar se comportar como um gás perfeito, então o volume final vale aproximadamente: 0.5 litros m litros m O trabalho realizado por um gás perfeito no processo de expansão adiabático de um gás de um estado 1 para um estado 2 é dado, em módulo, por (com g=c p /C v ): qualquer umas expressões anteriores

7 Um tanque rígido e com paredes adiabáticas, volume de 1m 3 está dividido em duas partes iguais. Cada uma delas contém R134a. O volume A contém 6 Kg e a pressão é de 2 bar. No volume B a pressão é de 1 bar e e temperatura 20 C. A B A ) Preencha a tabela: Partição T[ C] P [bar] v [m3/kg] u [kj/kg] A B v A =0.5/6= m3/kg x A =(va-vf)/(vg-vf)= 0.84 b) A divisória que separa os dois volume é retirada. Verifique se o estado final é P=1.8bar e T= 10 C. v=1/8,14=0.122m3/kg u= (6* /0.23*246.7)/(6+0.5/0.23) =206 kj/kg para P=1.8bar e T=10 C, v=0.122m3/kg e u= kj/kg, logo não é este o estado final. c) Com tanque já sem divisória, e o R134a inicialmente a P=1.8 bar e T=10 C, uma das paredes do tanque desloca-se de modo a que o seu volume final é m3. As paredes continuam adiabáticas. No final a pressão é de 1bar. V [m 3 ] T[ C] P [bar] v [m 3 /kg] u [kj/kg] d) Qual o trabalho trocado pelo sistema? W=Uf-Ui=8.14*( )=-49.2kJ c) A evolução do R134a pode ser expressa por uma politrópica? Se a evolução for uma politrópica P1v1 n =p2v2 n n= ln(1.8/1)/ln(0.214/0.1228)= 1.04 E o trabalho na politrópica W= m*(p2v2-p1v1)/(n-1)=8.14*(100* *0.1228)/(1.04-1) =-99.3 kj Logo a evolução não pode ser representada por uma politrópica.