Em um compressor que opera com R-134a pressão de descarga é de
e a temperatura é de
. Qual é o valor da entalpia e da entropia para este estado?
Passo 1
O enunciado fornece o estado de uma massa de R-134a no compressor com os seguintes dados:
- Pressão de descarga:
. - Temperatura no mesmo estado:
.
O que a questão pede:
- Determinar a entalpia específica
nesse estado. - Determinar a entropia específica
nesse estado.
Informações relevantes extraídas do enunciado:
- Os dois dados conhecidos são
e . - Para obter
e de uma substância refrigerante real (R-134a) precisamos usar tabelas termodinâmicas (tabela de saturação e tabela de vapor superaquecido) ou um software/diagrama de propriedades. Não é possível obter valores numéricos exatos sem consultar essas tabelas/recursos.
Passo 2
Entender o procedimento geral (passo a passo conceitual) — quando se conhece
e
para uma substância pura:
- Verificar se o ponto
está na região de líquido comprimido, saturação (mistura) ou vapor superaquecido. Isso se faz comparando com a temperatura de saturação correspondente à pressão dada (valor obtido na tabela de saturação de R-134a para ). - Se
então o fluido é vapor superaquecido e se usam as tabelas de vapor superaquecido (ou uma equação de estado) para obter e . - Se
então está no estado saturado (mistura) e usa-se a qualidade e os valores . - Se
e está muito abaixo da saturação, pode ser líquido comprimido (usar tabela de líquido saturado como aproximação ou tabela de líquido comprimido).
Vou aplicar esse procedimento ao caso dado.
Passo 3
Determinar a região (superaquecido, saturado ou líquido comprimido):
- Consultando a tabela de saturação de R-134a (tabela padrão de propriedades), o valor da temperatura de saturação correspondente a
é aproximadamente
valor obtido na tabela de saturação de R-134a. Como a temperatura dada no enunciado é
e
conclui-se que o fluido está em vapor superaquecido à pressão de
.
Comentário didático rápido: isso significa que o gás está “acima” da curva de saturação — não é mistura nem líquido — e devemos ler as propriedades nas tabelas de vapor superaquecido para a pressão dada e a temperatura dada.
Passo 4
Como usar a tabela de vapor superaquecido (explicação didática e fórmula de interpolação):
- As tabelas de superaquecido normalmente listam
e para várias pressões discretas e várias temperaturas discretas. Se a pressão e temperatura exatas aparecem na tabela, lê-se diretamente. Se não, faz-se interpolação linear em temperatura (ou em pressão) entre as linhas da tabela. - Interpolação linear entre dois pontos
e para encontrar em é feita por:
- Mesmo princípio vale para
. - Explicação física simples: entalpia e entropia variam de forma relativamente suave com
em uma faixa limitada, então a interpolação linear entre valores próximos costuma ser suficientemente precisa para cálculo manual de provas (se a tabela não der o valor exato).
Passo 5
Aplicando na prática (leitura direta da tabela de superaquecido):
- Para o estado
e , consultando a tabela de vapor superaquecido de R-134a (tabela padrão), obtêm-se os valores (valores retirados da tabela de superaquecido para R-134a à pressão indicada):
Observação didática: esses números são os valores tabulados para R-134a na linha de
e coluna
— ou, se a tabela tivesse temperaturas ligeiramente diferentes, foram obtidos por interpolação entre as temperaturas vizinhas usando a fórmula de interpolação mostrada no passo anterior.
Passo 6
Verificação rápida por consistência (checada qualitativamente):
- Como
é bastante maior que para essa pressão, espera-se um vapor relativamente superaquecido com entalpia maior que a entalpia de vapor saturado à mesma pressão; o valor de na ordem de é compatível com tabelas comuns de R-134a. - A entropia específica
na ordem de também é consistente com valores típicos de vapor superaquecido de refrigerantes nessa faixa.
Passo 7
Observações finais e dica de prova:
- Em prova, faça exatamente isso: primeiro verifique
para a pressão dada; identifique a região; então leia direto da tabela de superaquecido ou interpole. Mostre no rascunho que consultou a tabela e indique os valores usados para interpolar (se necessário). - Se usar um software (REFPROP, CoolProp ou similares) ou diagrama Mollier (
- ), o procedimento é análogo: fornecer e e ler e .