Considere um dispositivo cilindro-pistão com 0,5 kg de vapor saturado de R134a com temperatura de -10^circ C. O fluido é comprimido até uma pressão de 500 kPa em um processo politrópico com n=1,11. Determine a temperatura final do fluido, bem como o trabalho realizado no processo.

Passo 1

Beleza, vamos lá! Você tem um exercício de termodinâmica envolvendo um dispositivo cilindro-pistão com vapor saturado de R134a. O objetivo é encontrar a temperatura final do fluido após uma compressão politrópica e o trabalho realizado nesse processo. Para resolver isso, vamos precisar usar as propriedades termodinâmicas do R134a, a equação dos processos politrópicos e a fórmula para calcular o trabalho em processos politrópicos.

Passo 2

Primeiro, vamos identificar os dados que temos:
  • Massa do vapor, kg
  • Temperatura inicial,
  • Pressão final, kPa
  • Índice politrópico,
Como o vapor está saturado a , precisamos encontrar a pressão de saturação correspondente e o volume específico inicial usando as tabelas do R134a.

Passo 3

Consultando as tabelas de saturação do R134a a , encontramos:
  • Pressão de saturação, kPa
  • Volume específico do vapor saturado, m³/kg

Passo 4

Agora, vamos usar a equação dos processos politrópicos para relacionar as pressões e volumes iniciais e finais:
P1 v1^n = P2 v2^n
Queremos encontrar v2 = v1 ( P1P2 )^1/n , então rearranjamos a equação:
v2 = 0,050 ( 250500 )^1/1,11
Substituindo os valores:
v2 approx 0,050 times (0,5)^0,9009 approx 0,050 times 0,535 approx 0,02675 m^3/kg
Calculando:

Passo 5

Com o volume específico final , podemos determinar a temperatura final . Para isso, precisamos usar as tabelas do R134a a kPa e encontrar a temperatura correspondente ao volume específico .
Consultando as tabelas, encontramos que para kPa, o volume específico do vapor superaquecido para corresponde a m³/kg.

Passo 6

Agora, vamos calcular o trabalho realizado no processo politrópico usando a fórmula:
W = P2 v2 - P1 v11 - n
Substituindo os valores:
W = 500 times 0,02675 - 250 times 0,0501 - 1,11 = 13,375 - 12,5-0,11 = 0,875-0,11 approx -7,95 kJ
O sinal negativo indica que o trabalho est�� sendo realizado sobre o sistema (compressão).

Resposta

A temperatura final do fluido é aproximadamente e o trabalho realizado no processo é cerca de .

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