PR2.7 - Uma configuração pistão-cilindro contém 2 kg de R134a. O pistão de 20 mm de diâmetro e 48 kg se eleva livremente até a temperatura atingir
. Calcule o volume final.
Passo 1
O enunciado dá uma massa fixa de R134a
num pistão‐cilindro com pistão de diâmetro
e massa
. O pistão sobe livremente até que a temperatura do vapor atinja
. O que precisamos fazer é:
- determinar a pressão interna final (equilíbrio do peso do pistão mais a pressão atmosférica);
- obter o volume específico final usando o modelo de gás ideal para vapor superaquecido;
- calcular o volume total final.
Passo 2
Calcular a área do pistão e a pressão final.
A área do pistão é
A área do pistão é
O peso do pistão gera uma pressão adicional de
Somando a pressão atmosférica
, a pressão interna final é
Passo 3
Modelar o R134a superaquecido como gás ideal para estimar o volume específico. A constante de gás do R134a é
Convertendo a temperatura para Kelvin:
Pela equação de estado do gás ideal, o volume específico é
Passo 4
Calcular o volume total final multiplicando pelo massa:
Resposta
O volume final é aproximadamente
.