Uma massa de 10 kg vapor saturado de R-134a a 36^circ C 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:
W = P times (Vf - Vi)
Onde:
  • W = 1,645 times 10^6 , Pa times (0,00776 - 0,471) , m^3 = 1,645 times 10^6 times (-0,46324) = -7,616 times 10^5 , J
Calculando:
O sinal negativo indica que o trabalho foi realizado sobre o sistema.

Passo 6

Agora, vamos calcular a transferência de calor ( Q = De) usando a Primeira Lei da Termodinâmica para sistemas fechados:
Q = m times (hf - hg)
Mas uma maneira mais fácil é usar a mudança na entalpia:
Q = 10 , kg times (99,47 - 247,7) , kJ/kg = 10 times (-148,23) = -1482,3 , kJ
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.

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