Uma massa de 10 kg vapor saturado de R-134a a
é condensada a uma pressão constante até se tornar líquido saturado cm um sistema fcchado pistãocilindro. Calcule a) o trabalho realizado durante esse processo b) e a transferência de calor.
Passo 1
Beleza, vamos lá! O exercício fala sobre uma massa de 10 kg de vapor saturado de R-134a a 36°C que é condensada a pressão constante até virar líquido saturado num sistema fechado de pistão-cilindro. Vamos usar conceitos de Termodinâmica, especificamente sobre processos de condensação. Para resolver, vamos precisar das propriedades termodinâmicas do R-134a nessas condições e das fórmulas para calcular o trabalho e a transferência de calor nesse processo.
Passo 2
Primeiro, precisamos descobrir a pressão de saturação do R-134a a 36°C. Isso geralmente é encontrado em tabelas termodinâmicas. Olhando na tabela, vemos que a pressão de saturação (
) a 36°C é aproximadamente 1,645 MPa.
Passo 3
Agora, vamos pegar os volumes específicos do vapor saturado (
) e do líquido saturado (
) a essa temperatura. Da tabela:
- Volume específico do vapor saturado,
- Volume específico do líquido saturado,
Passo 4
Vamos calcular o volume inicial e o volume final do sistema.
-
Volume inicial (
) = massa ( ) × = -
Volume final (
) = massa ( ) × =
Passo 5
Para calcular o trabalho realizado durante a condensação a pressão constante, usamos a fórmula:
Onde:
Calculando:
O sinal negativo indica que o trabalho foi realizado sobre o sistema.
Passo 6
Agora, vamos calcular a transferência de calor (
) usando a Primeira Lei da Termodinâmica para sistemas fechados:
Mas uma maneira mais fácil é usar a mudança na entalpia:
Onde
é a entalpia do líquido saturado e
é a entalpia do vapor saturado. Da tabela:
Calculando:
O sinal negativo indica que o calor foi retirado do sistema.
Resposta
a) O trabalho realizado durante o processo é aproximadamente -761,6 kJ.
b) A transferência de calor é de -1482,3 kJ, ou seja, o sistema perdeu 1482,3 kJ de calor.