Um cilindro-pistão contém 1 kg de refrigerante-134a a 20 kPa e título de 25%. O volume inicial é de 0,1 m^3. O refrigerante é então aquecido enquanto uma mola linear atua sobre o pistão, e calor é transferido para o refrigerante-134a até que o estado de vapor saturado é atingido com um volume final de 0,2 m^3. Determine a temperatura da massa no estado inicial e a pressão final. Calcule também o trabalho e o calor transferido no processo.

Passo 1

Beleza, vamos recapitular o que temos e o que é pedido.
– Matéria: Termodinâmica básica (tabela de propriedades de refrigerante, processo com pistão e mola, 1ª lei).
– Dados iniciais:
• Massa de R-134a
• Pressão inicial
• Título inicial
• Volume inicial
– Processo: aquece até vapor saturado, empurrando pistão preso a uma mola, até o volume duplicar .
– Pedidos:
  1. Temperatura inicial
  2. Pressão final (quando vira só vapor)
  3. Trabalho
  4. Calor transferido

Passo 2

Encontrar u1 = (1-x1),uf + x1,ug =0,75cdot26,2 + 0,25cdot240,1 approx79,68 kJ/kg e a energia interna inicial T1 = -26,33^circ C, u1approx79,7 kJ/kg .
  1. Num refrigerante saturado à , a tabela dá:

    ,
  2. Como ,
  3. Logo,

Passo 3

Achar P2approx745 kPa, T2=Tsat(745 kPa)approx48^circ C , u2 = ug(P2)approx262 kJ/kg e no estado de vapor saturado com .
  1. Volume específico final .
  2. Buscar na tabela de saturação o valor de cujo . Interpolando, acha-se
  3. A tabela dá nessa pressão:

Passo 4

Calcular o trabalho W = integralV1^V2P,dV = P1+P22,(V2-V1) do processo com mola (pressão varia linearmente de W = 20 + 7452times(0,2-0,1) = 7652times0,1 =38,25 kJ a ).
  1. Para uma relação linear , o trabalho é
  2. Inserindo valores ( em kPa e em m³ dá resultado em kJ):

Passo 5

Aplicar a 1ª lei para achar o calor Q = De:
De
Substituindo:
Q =182,32 + 38,25 =220,57 kJ
logo

Resposta


(e )
• Trabalho
• Calor

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