Esercizi Riepilogo 1

ESERCIZI DI RIEPILOGO
(CALCOLO DELLE PROPRIETA' TERMODINAMICHE, SISTEMI CHIUSI, SISTEMI APERTI)
Valutare la fase in cui si trova l’acqua nelle seguenti condizioni:
1. T= 90,0°C, p= 0,20 MPa
Soluzione: liquida
2. p= 0,80 MPa, h= 500 kJ/kg
Soluzione: liquida
3. T= 180,0°C, p= 0,050 MPa
Soluzione: aeriforme
4. T= 120,0°C, p=400 kPa
Soluzione: liquida
5. T= 70,0°C, v= 40,00 m3/kg
Soluzione: aeriforme
6. p= 100 kPa, h= 1400 kJ/kg
Soluzione: miscela bifase
Calcolare le seguenti proprietà dell’acqua:
1. energia interna specifica e entalpia specifica a p=0,30 MPa, T= 200,0 °C
Soluzione: u= 2650 kJ/kg, h= 2860 kJ/kg
2. energia interna specifica e volume specifico per T=140,0 °C e h=2000,0 kJ/kg
Soluzione: u= 1880 kJ/kg, v= 0.35 m3/kg
3. energia interna specifica e volume specifico a T=80,0°C, p=0,10 MPa
Soluzione: u= 330 kJ/kg, v= 0.001 m3/kg
4. energia interna specifica e entalpia specifica a p=0,30 MPa, T= 100,0 °C
Soluzione: u= h= 420 kJ/kg
5. energia interna specifica, entalpia specifica, volume specifico per T=140,0°C e x=0,40
Soluzione: u= 1370 kJ/kg, h= 1450 kJ/kg, v= 0.20 m3/kg
6. energia interna specifica e entalpia specifica a p=0.20 MPa, T= 300,0 °C
Soluzione: u= 2800 kJ/kg, h= 3100 kJ/kg
7. energia interna specifica, entalpia specifica e volume specifico per T=160,0°C e x=0,20
Soluzione: u= 1050 kJ/kg, h= 1100 kJ/kg, v= 0.06 m3/kg
Con il modello di gas ideale, calcolare:
1. il volume specifico dell’Azoto a p= 0,10 MPa e T=40,0°C
Soluzione: v= 0,93 m3/kg
2. la variazione di entalpia di 2,0 kg di Metano inizialmente a T=20,0°C, p=0,10 MPa e portato a pressione costante a
T=60,0°C
Soluzione: ΔH= 180,3 kJ
3. il volume specifico del Metano a p= 0,10 MPa e T=40,0°C
Soluzione: v= 1,62 m3/kg
4. la variazione di energia interna di 3,0 kg di Azoto inizialmente a T=20,0°C, p=0,10 MPa riscaldato fino a
T=60,0°C
Soluzione: ΔU= 89,1 kJ
5. la massa di aria a T=40,0°C, p= 1,0 bar che occupa un volume di 30 m3
Soluzione: m= 33,4 kg
6. la variazione di energia interna specifica del Monossido di Carbonio inizialmente a T=40,0°C, p=0,20 MPa
riscaldato fino a T=80,0°C
Soluzione: Δu= 29,8 kJ/kg
7. la massa di Monossido di Carbonio che occupa un volume di 2,0 m3 a p= 0,10 MPa e T=40,0°C
Soluzione: m= 2,1 kg
8. la variazione di entalpia specifica di Etano inizialmente a T=20,0°C, p=0,10 MPa e portato a pressione costante a
T=60,0°C
Soluzione: Δh= 70,6 kJ/kg
Sistemi chiusi
Un pistone-cilindro contiene vapor d’acqua alla T=150,0°C e p= 300 kPa. Vengono forniti 330,0 kJ/kg come
energia termica e la temperatura raggiunge il valore di 250,0°C. Il pistone si innalza. Calcolare il lavoro
specifico in uscita.
Soluzione: l=188.9 kJ/kg
In un pistone-cilindro sono contenuti 20,0 kg di acqua alla pressione di 100 kPa ed alla temperatura di
150°C. Il sistema viene raffreddato a pressione costante. La nuova temperatura è pari a 50,0°C. Valutare il
lavoro di variazione di volume.
Soluzione: L= -3903,7 kJ
Un pistone-cilindro contiene 5,00 kg di aria secca alla pressione di 100 kPa e alla temperatura di 30,0°C. A seguito
di un riscaldamento l’aria raggiunge la temperatura di 60,0°C. Nell’ipotesi di trasformazione a pressione
costante, valutare: il lavoro di espansione e l’energia termica somministrata
Soluzione: L= 43,1 kJ, Q= 150,8 kJ
Una massa di 5,00 kg di aria secca inizialmente alla temperatura di 60,0°C e pressione di 2,00 bar è contenuta in
un recipiente a pareti rigide e fisse. Valutare il volume occupato. Al sistema sono sottratti 150 kJ come energia
termica. Quale sarà la nuova temperatura?
Soluzione: V= 2,4 m3, T2=18,2°C
Sistemi aperti
In un condotto entrano 30 kg/s di acqua alla pressione di 100 kPa ed alla temperatura di 10,0°C; se all’uscita si
vuole una temperatura di 80,0°C, quanta potenza termica si deve fornire ipotizzando la pressione costante e il regime
stazionario?
Soluzione:
= 8799 kW
In un mescolatore adiabatico entrano 15 kg/s di acqua alla pressione di 5,00 bar ed alla temperatura 200°C e 20 kg/s
di acqua alla pressione di 5,00 bar ed alla temperatura di 320 °C. All’uscita la pressione è ancora di 5,00 bar. Il regime è
stazionario. Valutare la portata massica, l’entalpia e la temperatura dell’acqua in uscita.
Soluzione:
= 35 kg/s, h= 2990 kJ/kg, T= 265 °C
Una turbina opera con 40 kg/s di vapor d’acqua che entrano alla temperatura di 320,0°C e alla pressione di 0.60
MPa. Se all’uscita l’acqua è vapore saturo secco a 100,0°C, valutare la potenza meccanica specifica ottenuta nell’ipotesi
di regime stazionario.
Soluzione: l= 430 kJ/kg
Una pompa in un pozzo deve innalzare 10,0 kg/s di acqua alla temperatura di 10,0°C e alla pressione pari a 100 kPa per
un dislivello di +30,0 m. Valutare la potenza meccanica che deve fornire la pompa nelle ipotesi di regime stazionario e
trascurabilità delle variazioni di energia cinetica e di temperatura.
Soluzione:
= -2943 W