Considere um dispositivo cilindro-pistão com
de vapor saturado de R134a com temperatura de
. O fluido é comprimido até uma pressão de 500 kPa em um processo politrópico com
. 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:
Queremos encontrar
, então rearranjamos a equação:
Substituindo os valores:
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:
Substituindo os valores:
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
.