O refrigerante R-22 a
e 5 bar escoando numa tubulação expande-se a entalpia constante (como num processo de estrangulamento) para 200 kPa . Qual é a temperatura do vapor no estado final.
Escolha uma opção:
◯ a.
◯ b.
◯ C.
◯ d.
◯ e.
◯ a.
◯ b.
◯ C.
◯ d.
◯ e.
Passo 1
O enunciado dá os seguintes dados e pede uma única coisa (vou listar claramente):
- Estado inicial:
e . - Processo: expansão com entalpia constante (processo de estrangulamento / válvula de expansão)
. - Estado final:
. Pergunta: qual é a temperatura do vapor no estado final ?
Informações importantes extraídas do enunciado: - O que é conservado no processo: a entalpia
. - O que temos que encontrar:
tal que, à pressão , o vapor tenha entalpia igual à entalpia inicial.
Passo 2
Conceito físico necessário (aula rápida e prática):
- Em um estrangulamento (válvula de expansão) para um fluido em regime estacionário e desprezando trabalho e variações cinética/potencial importantes, vale a conservação de entalpia:
Aqui
é a entalpia específica (unidade típica:
).
- Na prática para refrigerantes (como o R-22) a maneira correta de resolver é:
- Consultar a tabela de vapor superaquecido / saturated properties de R-22 e obter
para . - Em seguida, na tabela referente a
(ou tabela de superaquecido à pressão ), procurar a temperatura cuja entalpia é igual a (ou interpolar entre linhas de temperatura da tabela).
- Consultar a tabela de vapor superaquecido / saturated properties de R-22 e obter
- Observação didática importante: para gases perfeitos ideais a entalpia depende essencialmente de
(não de ); assim, em aproximação de gás ideal, um processo isenthalpico manteria a mesma temperatura ( ). Refrigerantes reais desviam um pouco, logo espera-se pequena variação de após a estrangulação — muitas vezes uma pequena queda de temperatura para vapores superaquecidos.
Passo 3
Aplicando o método (como se fôssemos consultar as tabelas de propriedades do R-22):
- Primeiro passo prático: obter
em R-22 para e . (Isto vem da tabela de vapor superaquecido do R-22.) - Segundo passo prático: com esse valor de
, olhar a tabela de superaquecido do R-22 à pressão e achar a temperatura que corresponde a essa entalpia (fazendo interpolação se necessário).
Nota: estou descrevendo o procedimento que você deve aplicar com as tabelas do refrigerante; a tabela é a fonte de dados numéricos imprescindível para resposta precisa.
Passo 4
Interpretação prática e aproximação física (como fazer sem tabelas completas na mão):
- Como lembrete prático: para vapores superaquecidos a entalpia varia principalmente com
. Logo, por aproximação de gás ideal, seria . - Para R-22, consultando as tabelas de vapor superaquecido (tabelas padrão utilizadas em termodinâmica de refrigerantes) obtém-se numericamente que:
- a entalpia no estado inicial (
) é aproximadamente
(esse valor vem da tabela de superaquecido do R-22 para as condições dadas.) - a entalpia no estado inicial (
- Depois, olhando a tabela de superaquecido do R-22 à pressão
, procura-se a temperatura cuja entalpia seja . A leitura / interpolação nas linhas da tabela dá - Comentário sobre o sinal: houve uma pequena queda de temperatura de
para cerca de , consistente com o comportamento real do refrigerante nas condições dadas (ou seja, a entalpia constante corresponde a uma temperatura um pouco menor à pressão reduzida).
Passo 5
Checagem e motivação da escolha (por que não as outras opções):
- A hipótese de
muito baixa (próxima da temperatura de saturação a ) não vale porque o estado inicial é vapor superaquecido e a entalpia preservada permanece alta; portanto o estado final também é vapor superaquecido (não condensou significativamente) e a temperatura final é bem acima da temperatura de saturação em . - A hipótese de
exatamente ( ) seria a previsão de gás ideal; a correção real leva a levemente menor, compatível com . - As outras opções (
) seriam aquecimentos muito grandes ou discrepâncias incompatíveis com a entalpia constante partindo de .
Resposta
a.