Quętälo 3: ( 2,0 pontos) Considere um conjunto cilindro-pistão contendo
de amônia. Esta se expande a partir de 200 psi e
até 30 psi . Durante o processo, o refrigerante recebe 1,5 Btu na forma de calor e o trabalho realizado pelo refrigerante é 4 Btu. Desprezando as variações de energia cinética e potencial, calcule a temperatura final do refrigerante.
Passo 1
O enunciado descreve um processo de expansão de um refrigerante (amônia) em um sistema fechado cilindro‐pistão, com massa
. Ele parte do estado 1 em
,
e chega ao estado 2 em
. Durante o processo, recebe calor
e realiza trabalho
. Desprezamos variações de energia cinética e potencial. A tarefa é usar a Primeira Lei (variação de energia interna) para encontrar a temperatura final
.
Passo 2
Aplicamos a Primeira Lei de um sistema fechado, sem variações cinéticas e de potencial:
Como
, temos
Passo 3
Substituindo os valores numéricos:
Logo
Passo 4
Agora consultamos a tabela de amônia superaquebida no estado 1
,
para obter
.
Suponha, a partir da tabela,
Suponha, a partir da tabela,
Então
Passo 5
Finalmente consultamos a tabela de amônia superaquebida à pressão
e encontramos a temperatura para a qual
. Interpolando na tabela superaquebida de amônia em
, obtém‐se