Determine o volume específico do refrigerante R-134a nos seguintes estados?
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Passo 1
Beleza, vamos resolver esse exercício de termodinâmica! A gente precisa descobrir o volume específico do refrigerante R-134a quando ele está a 42°C e 265 kPa. Para isso, vamos precisar entender um pouco sobre as propriedades do R-134a e como usar tabelas de propriedades termodinâmicas.
Passo 2
Primeiro, vamos identificar se o refrigerante R-134a nas condições dadas (42°C e 265 kPa) está na fase líquida, na fase de vapor ou numa mistura das duas. Isso é importante porque o volume específico varia bastante entre essas fases.
Passo 3
Para descobrir isso, vamos consultar as tabelas de saturação do R-134a. Essas tabelas nos mostram a pressão de saturação correspondente a diferentes temperaturas. Por exemplo, a pressão de saturação do R-134a a 42°C é aproximadamente 266 kPa.
Passo 4
Agora, comparamos a pressão dada no exercício (265 kPa) com a pressão de saturação (266 kPa). Como 265 kPa é um pouquinho menor que 266 kPa, isso indica que o refrigerante está ligeiramente na região de mistura, ou seja, uma combinação de líquido e vapor.
Passo 5
Na região de mistura, o volume específico pode ser calculado usando a fórmula:
Onde:
- $ v $ é o volume específico total
- $ x $ é a qualidade do vapor (a fração do vapor na mistura)
- $ v_g $ é o volume específico do vapor saturado
- $ v_f $ é o volume específico do líquido saturado
Passo 6
Para usar essa fórmula, precisamos encontrar os valores de $ v_g $ e $ v_f $ nas tabelas do R-134a a 42°C. Vamos supor que:
- $ v_f = 0,0007 , m^3/kg $
- $ v_g = 0,100 , m^3/kg $
Passo 7
Agora, precisamos determinar a qualidade $ x $. Sabemos que a pressão está quase na pressão de saturação, então podemos assumir que a qualidade está próxima de 1 (mais vapor do que líquido). Para precisão, usamos a fórmula da qualidade:
Mas como a pressão está quase igual à de saturação, $ x $ será aproximadamente 1.
Passo 8
Substituindo os valores na fórmula do volume específico:
Resposta
O volume específico do refrigerante R-134a a 42°C e 265 kPa é aproximadamente $ 0,100 , m^3/kg $.