Determine todas as propriedades termodinâmicas do refrigerante R -22 à temperatura de
e pressão de 15,6 bar.
Passo 1
O enunciado dá as seguintes informações e pede que se determine todas as propriedades termodinâmicas do refrigerante R‑22 no ponto indicado:
- Temperatura:
. - Pressão:
.
O que se pede explicitamente: determinar “todas as propriedades termodinâmicas” do R‑22 nessas condições. Isso implica listar as propriedades de saturado (se for o caso) — por exemplo volume específico
, energia interna
, entalpia
, entropia
— tanto do líquido saturado quanto do vapor saturado, além de quantidades derivadas úteis (calor latente
, diferença
, diferença de entropia
, densidades, constante de gás específico, etc.).
Nenhuma outra condição (por exemplo qualidade ou fração de vapor) foi dada.
Nenhuma outra condição (por exemplo qualidade
Passo 2
Plano de ação (o que vou fazer, explicado devagar):
- Verificar se o par
corresponde a um estado saturado (ponto na curva de saturação) ou a um estado comprimido/superaquecido. Para isso compara‑se a pressão dada com a pressão de saturação do R‑22 à temperatura dada: (valor que se obtém nas tabelas de saturação do R‑22). - Se for saturado (isto é, se
), então listar as propriedades do líquido saturado (subscrito ) e do vapor saturado (subscrito ) na temperatura indicada, usando a tabela de saturação. Também calcular quantidades derivadas: , , , densidades e a constante de gás específico do R‑22 (a partir da massa molar). - Explicar como usar essas propriedades para obter propriedades de mistura de duas fases caso seja necessário (fórmulas com a qualidade
). - Apresentar os valores numéricos obtidos na tabela e os cálculos mostrados passo a passo.
Observação didática rápida: as tabelas de saturação de um refrigerante dão, para cada temperatura de saturação
:
-
(pressão de saturação), -
(volumes específicos do líquido saturado e do vapor saturado), -
(energias internas específicas), -
(entalpias específicas), -
(entropias específicas).
Com esses valores, qualquer propriedade de uma mistura saturada com qualidadeé obtida por:
Passo 3
Determinando se o estado é saturado: consultando a tabela de saturação do R‑22, o valor de pressão de saturação à temperatura
é
Como a pressão dada no enunciado é exatamente
, concluímos que o refrigerante está no estado de saturação à
. Em outras palavras, o ponto dado fica sobre a linha de duas fases: pode ser líquido saturado (
), vapor saturado (
) ou uma mistura líquido–vapor com qualidade
. Como o enunciado não fornece a qualidade
, listaremos as propriedades tanto do líquido saturado quanto do vapor saturado e as quantidades derivadas.
Passo 4
Consultando a tabela de saturação do R‑22 à temperatura
(valores padrão de propriedades), obtêm‑se os seguintes números (a tabela fornece essas grandezas diretamente):
-
Pressão de saturação:
-
Propriedades do líquido saturado (subscrito
): -
Propriedades do vapor saturado (subscrito
):
(Comentário: esses valores foram retirados da tabela de saturação padrão do R‑22 para
.)]
Passo 5
Calculemos as grandezas derivadas e densidades (mostrando as contas):
- Calor latente (entalpia de vaporização):
- Diferença de energia interna:
- Diferença de entropia:
- Densidades:
- Constante de gás específico do R‑22 (a partir da massa molar
):
Passo 6
Observações práticas e como usar esses dados na prova (dicas rápidas, mastigadas):
- Se na prova aparecer a mesma temperatura e pressão e disser, por exemplo, que o fluido é “saturated vapor” ou “saturated liquid”, então use diretamente os valores com
ou respectivamente. - Se pedirem propriedades da mistura e derem a qualidade
, use as fórmulas: - Se a prova der apenas
ou apenas que coincida com a saturação, proceda exatamente como fiz: consulte a tabela de saturação e extraia ; todos esses são valores tabelados e não se calcula por fórmula simples. - Se precisarem valores com maior precisão, usar tabela original do fabricante ou software (REFPROP, CoolProp, etc.).
Resposta
Líquido saturado (
Vapor saturado (
Grandezas derivadas:
Densidades:
Constante específica: