P-1: Um arranjo pistão-cilindro contém 5 kg de refrigerante
a 5^{\circ} \mathrm{C}. O pistão, que está livre para se movimentar, possui uma massa de 50 kg e um diâmetro de 50 cm . A pressão atmosférica local é de 101,3 \mathrm{kPa}. Calor é transferido para o refrigerante R-410a até que a temperatura atinja 25^{\circ} \mathrm{C}. Determine (a) a pressão final, (b) a variação do volume do cilindro e (c) a variação da entalpia específica do refrigerante R-410a.
Passo 1
O enunciado descreve um sistema pistão-cilindro contendo
de R-410a inicialmente a
. O pistão livre de atrito tem massa
e diâmetro
, e a pressão ambiente é
. Transfere-se calor até
.
Conteúdo: equilíbrio mecânico em pistão-cilindro (processo à pressão constante) e propriedades de vapor superaquecido de R-410a. Precisaremos de:
– determinar , onde
;
– obter volumes específicos e
e entalpias específicas
e
(tabelas de vapor superaquecido ou ideal-gás como aproximação);
– calcular e
.
Conteúdo: equilíbrio mecânico em pistão-cilindro (processo à pressão constante) e propriedades de vapor superaquecido de R-410a. Precisaremos de:
– determinar
– obter volumes específicos
– calcular
Passo 2
Cálculo da pressão constante do processo.
Área do pistão:
Área do pistão:
Força peso do pistão:
Pressão adicional por peso:
Pressão total no interior do cilindro (constante):
Passo 3
Determinar
e
a
.
– Se usar tabela de vapor superaquecido R-410a em :
– Se usar tabela de vapor superaquecido R-410a em
- a
obtém-se, por ex.,
- a
obtém-se
– Como aproximação ideal-gás:
e , mas aqui usamos direto valores tabelados acima.
Passo 4
Variação do volume total do fluido:
Passo 5
Variação da entalpia específica do refrigerante:
Resposta
(a)
(b)
(c)
(b)
(c)