Determine o volume específico do R-410a nos seguintes casos:
Passo 1
O enunciado pede: determinar o volume específico do R‑410A nas condições
e
.
Dados fornecidos (resumindo):
O objetivo é encontrar o volume específico
(em
) do R‑410A nessas condições.
Passo 2
Precisamos primeiro decidir em que fase o fluido está (líquido comprimido, líquido saturado, mistura, vapor saturado ou vapor superaquecido). Para isso comparamos a pressão fornecida
com a pressão de saturação do R‑410A à temperatura dada
.
Consultando a tabela de saturação do R‑410A (tabela padrão de propriedades saturadas do refrigerante) obtemos aproximadamente:
Eu peguei esse valor consultando a tabela de saturação do R‑410A (valor aproximado de tabela).
Comparando:
Como a pressão real é menor que a pressão de saturação àquela temperatura, o estado corresponde a vapor superaquecido (o fluido, àquela temperatura, só estaria em equilíbrio à pressão mais alta; a uma pressão menor ele está na região de vapor).
Portanto vamos tratar o R‑410A como vapor superaquecido nas condições dadas.
Passo 3
Para vapor superaquecido podemos usar a equação dos gases (ideal) como aproximação razoável quando as correções de não idealidade não são grandes. Vou mostrar a aplicação da lei dos gases ideais e como obter o volume específico.
A lei dos gases ideais, escrita para volume específico
(volume por massa), é:
onde:
-
é o volume específico em , -
é a constante específica do gás em (ou ), -
é a temperatura absoluta em , -
é a pressão em (quando está em , ou em porque ).
Agora precisamos do valor de
para o R‑410A. A constante específica
relaciona‑se com a constante universal dos gases
e a massa molar
por:
Usamos
. Para o R‑410A (mistura 50/50 em massa de R‑32 e R‑125) a massa molar média aproximada é
Portanto
Obs.:
equivale a
.
Passo 4
Convertemos a temperatura para Kelvin:
Aplicando a equação dos gases ideais:
Substituindo
,
e
:
Passo 5
Fazendo as contas passo a passo:
Dividindo por
(lembrando que
):
Passo 6
Interpretação e verificação rápida de razoabilidade: o valor obtido
corresponde a vapor com densidade
, que é razoável para um vapor de refrigerante a baixa temperatura e pressão moderada. Se se quisesse maior precisão, usaríamos a tabela de vapor superaquecido do R‑410A na linha
e
ou um software de propriedades que inclua equações de estado reais — essas referências normalmente dão um valor próximo ao calculado por idealidade, com pequena correção.