5.65 Um recipiente de aço, com volume interno de
, contém R-134a a
e 200 kPa . O recipiente é, então, transferido para um congelador até que a temperatura do refrigerante atinja
. O congelador está instalado em um ambiente que apresenta temperatura igual a
e sua temperatura interna é
. Determine o calor transferido do refrigerante e estime o trabalho necessário para acionar o congelador nesse processo.
Passo 1
O enunciado descreve um recipiente rígido (volume interno
) contendo R-134a inicialmente em
e
. Ele é resfriado até
mantendo o volume constante. Pedem-se:
- O calor
removido do fluido (primeira lei da termodinâmica para sistema fechado); - O trabalho aproximado
necessário para o congelador, estimado por um ciclo de Carnot reverso entre e .
Passo 2
Calcular a massa de R-134a no recipiente usando a propriedade de volume específico no estado 1. Pelas tabelas de R-134a no estado superaquecido em
e
temos:
Como
,
Passo 3
Classificar o estado 2: é duas-fases a
(volume fixo). Nas tabelas saturadas em
:
Como
, existe fração de vapor. A qualidade é
Passo 4
Determinar as energias internas específicas:
– Estado 1 (superaquecido):
– Estado 1 (superaquecido):
(tabela a
,
).
– Estado 2 (saturado a ):
– Estado 2 (saturado a
então
Passo 5
Calcular o calor removido
pelo fluido:
O sinal negativo indica que
são retirados do refrigerante.
Passo 6
Estimar o trabalho de acionamento do congelador usando COP de Carnot reverso:
Resposta
O calor removido do refrigerante é de aproximadamente
(isto é,
retirados) e o trabalho necessário para acionar o congelador é cerca de
.