Determine o volume específico do R-410a nos seguintes casos:
Passo 1
O que o exercício pede: determinar o volume específico do R-410a (isto é, o volume por unidade de massa,
em
) nas condições
e
.
Dados fornecidos: temperatura e pressão
.
Dados fornecidos: temperatura
Passo 2
Primeiro precisamos saber em que fase o fluido está (líquido comprimido, mistura saturada ou vapor sobreaquecido). Para isso comparamos a pressão dada
com a pressão de saturação do R-410a à temperatura
. A partir de tabelas de propriedades do R-410a (tabela de saturação) obtemos a pressão de saturação aproximada
Notei esse valor na tabela de saturação do R-410a (estou usando esse dado tabulado).
Passo 3
Comparando as pressões:
Quando
o ponto
corresponde a vapor sobreaquecido (isto é, a temperatura é maior que a temperatura de saturação correspondente à pressão dada). Logo, o R-410a está em estado de vapor sobreaquecido. Para encontrar o volume específico podemos:
- usar diretamente tabelas de vapor sobreaquecido (mais preciso), ou
- usar aproximação do gás ideal (aceitável quando não temos a tabela à mão e o vapor não está muito perto da região crítica). Vou usar a aproximação do gás ideal e mostrar como fazer passo a passo.
Passo 4
Lembrando a lei dos gases ideais para mistura tratada como gás puro:
onde
é o volume específico (
),
é a constante dos gases específica do fluido (
),
é a temperatura absoluta (
) e
é a pressão absoluta (
). Vou calcular
a partir da massa molar do R-410a.
Passo 5
O R-410a é uma mistura (próxima a 50/50 em massa de R-32 e R-125). Calculamos a massa molar aproximada da mistura como segue.
Massa molar aproximada dos componentes:
Como a mistura é
em massa de cada um (
), calculamos as frações molares:
Soma:
Frações molares:
Massa molar média da mistura:
Passo 6
Constante universal dos gases:
Constante específica do R-410a:
Passo 7
Converter temperatura e pressão para unidades SI:
Aplicando a lei dos gases ideais:
Calculemos o numerador:
Logo
Passo 8
Interpretação e precisão: como o ponto está bem próximo da condição de saturção (
ligeiramente menor que
), o vapor está levemente sobreaquecido e a aproximação por gás ideal dá um valor razoável. Se for necessária alta precisão para prova ou projeto, o procedimento correto é consultar a tabela de vapor sobreaquecido do R-410a para
e
— o valor tabulado tende a ser muito próximo de
, com pequena diferença por efeitos de não idealidade.