Um cilindro-pistão contém 1 kg de refrigerante-134a a 20 kPa e título de 25%. O volume inicial é de
. 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
. 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:
– Matéria: Termodinâmica básica (tabela de propriedades de refrigerante, processo com pistão e mola, 1ª lei).
– Dados iniciais:
• Massa
• Pressão inicial
• Título inicial
• Volume inicial
– Processo: aquece até vapor saturado, empurrando pistão preso a uma mola, até o volume duplicar
– Pedidos:
- Temperatura inicial
- Pressão final
(quando vira só vapor) - Trabalho
- Calor transferido
Passo 2
Encontrar
e a energia interna inicial
.
- Num refrigerante saturado à
, a tabela dá:
–
–, - Como
, - Logo,
Passo 3
Achar
,
e
no estado de vapor saturado com
.
- Volume específico final
. - Buscar na tabela de saturação o valor de
cujo . Interpolando, acha-se - A tabela dá
nessa pressão:
Passo 4
Calcular o trabalho
do processo com mola (pressão varia linearmente de
a
).
- Para uma relação linear
, o trabalho é - Inserindo valores (
em kPa e em m³ dá resultado em kJ):
Passo 5
Aplicar a 1ª lei para achar o calor
:
Substituindo:
logo
Resposta
•
• (e
)
• Trabalho
• Calor
•
• Trabalho
• Calor