8- Um pistão mantém uma pressão constante de 500 kPa . Determine a temperatura e a variação na entalpia necessárias para os 2 kg de líquido saturado R134a evaporarem totalmente.
Passo 1
O enunciado diz que um pistão mantém uma pressão constante de
). Temos
) de líquido saturado de R134a que evapora totalmente. As perguntas são: (1) qual é a temperatura durante essa evaporação? e (2) qual é a variação de entalpia necessária para evaporar os
)?\n
As informações relevantes dadas são: pressão constante ), massa ), e estado inicial: líquido saturado (ou seja, começa em — qualidade zero) e termina em vapor saturado (qualidade
). Não há outras informações numéricas no enunciado.
As informações relevantes dadas são: pressão constante ), massa ), e estado inicial: líquido saturado (ou seja, começa em
Passo 2
Entender o que física/termicamente acontece (aula rápida e intuitiva). Quando um fluido saturado evapora sob pressão constante, ele está à pressão de saturação e à temperatura de saturação correspondentes a essa pressão. Portanto:
Ou seja, a primeira resposta (temperatura) é simplesmente a temperatura de saturação de R134a à
).\n
Sobre entalpia: a entalpia específica total absorvida por unidade de massa para transformar líquido saturado em vapor saturado à mesma pressão é chamada de calor latente específico (ou )). Definimos:
Sobre entalpia: a entalpia específica total absorvida por unidade de massa para transformar líquido saturado em vapor saturado à mesma pressão é chamada de calor latente específico (ou )). Definimos:
Para uma massa
), a variação total de entalpia é
Explicando devagar:
é a energia interna + p·v por kg quando o fluido ainda é líquido saturado;
é a mesma grandeza quando vira vapor saturado. A diferença é o que precisa ser fornecido em forma de calor para evaporar.
Passo 3
Como seguir em uma prova: você vai ao quadro-tabela de propriedades saturadas do R134a (tabela de líquido/vapor saturado) e localiza a linha correspondente a
) — lá aparecem
,
e
. Em muitas provas é exigido que você use exatamente esses valores da tabela fornecida na prova. Aqui eu explico como usar esses números: pegue
direto da tabela; pegue
e
e calcule
e depois
.\n
Observação importante: se a prova trouxer tabela, use os valores nela; se não trouxer, normalmente espera-se que você tenha tabela à mão (ou que o enunciado dê os valores). Vou usar valores padronizados de tabela saturada de R134a para ) (valores tipicamente encontrados em tabelas de referência). Esses são os números que usamos a seguir.
Observação importante: se a prova trouxer tabela, use os valores nela; se não trouxer, normalmente espera-se que você tenha tabela à mão (ou que o enunciado dê os valores). Vou usar valores padronizados de tabela saturada de R134a para ) (valores tipicamente encontrados em tabelas de referência). Esses são os números que usamos a seguir.
Passo 4
Consulta da tabela saturada de R134a (valor típico de tabela):
Explicando: esse é o valor da temperatura de saturação correspondente a
) — ou seja, durante a evaporação o fluido estará a essa temperatura.\n
Agora os valores de entalpia (valores de tabela saturada, unidades ):
Agora os valores de entalpia (valores de tabela saturada, unidades
(Estes são os valores típicos usados em tabelas de referência; em prova use os números exatamente iguais aos da tabela fornecida.) Calculamos então:
Passo 5
Cálculo da variação total de entalpia para
):
Interpretação: são necessários cerca de
) de calor fornecido ao fluido para transformar totalmente
) de líquido saturado R134a em vapor saturado, à pressão de
).
Passo 6
Resumo didático de como fazer rápido na prova:
- Identifique que o processo é evaporação a pressão constante de saturção → pegue
da tabela para ). - Pegue
e da mesma linha da tabela (mesma pressão). - Calcule
. - Multiplique por
para obter .
Se a prova fornece a tabela, copiar os números daquela tabela garante que sua resposta baterá com o gabarito.
Resposta
Temperatura durante a evaporação:
\n
Variação de entalpia necessária:
Variação de entalpia necessária: