Uma massa de 2,5 \mathrm{~kg} de R410A está contida em cilindro pistão com um embolo livre. O fluido está inicialmente a 300 kPa com uma temperatura de 10^{\circ} \mathrm{C}, após um ganho de calor o fluido vai para uma temperatura de 140^{\circ} \mathrm{C}.
Calcule a troca de calor ocorrida usando a entalpia.

Passo 1

O enunciado descreve uma massa m=2{,}5\\ \mathrm{kg} de R410A num cilindro-pistão leve, inicialmente a P=300\\ \mathrm{kPa} e T_{1}=10^\circ\mathrm{C}. Após aquecimento, chega a T_{2}=140^\circ\mathrm{C} mantendo P=300\\ \mathrm{kPa} (pistão livre ⇒ processo isobárico). O que precisamos: usar tabelas de vapor superaquecido do R410A para obter as entalpias específicas h_{1} e h_{2} e aplicar a primeira lei para sistema fechado em cilindro-pistão.

Passo 2

Pelo 1.º princípio para sistema fechado em cilindro-pistão leve, o trabalho de fronteira é W = P\,(v_{2}-v_{1}). Logo,
Q = \Delta U + W = m\bigl(u_{2}-u_{1}\bigr) + P\,\bigl(v_{2}-v_{1}\bigr) = m\bigl(h_{2}-h_{1}\bigr).

Passo 3

Na tabela de vapor superaquecido do R410A para P=300\\ \mathrm{kPa} e T_{1}=10^\circ\mathrm{C} encontra-se
h_{1}\approx 246{,}2\\ \mathrm{kJ/kg}.

Passo 4

Na mesma tabela, para P=300\\ \mathrm{kPa} e T_{2}=140^\circ\mathrm{C} obtemos
h_{2}\approx 300{,}4\\ \mathrm{kJ/kg}.

Passo 5

Substituindo em Q = m\,(h_{2}-h_{1}), vem
Q = 2{,}5\;\bigl(300{,}4 - 246{,}2\bigr) = 2{,}5\times 54{,}2 = 135{,}5\\ \mathrm{kJ}.

Resposta

A troca de calor recebida pelo fluido é aproximadamente 135{,}5\\ \mathrm{kJ}.

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