Um tanque rígido de 0,5 m^3 contém fluido refrigerante R -134a inicialmente a 160 kPa e título de 40 %. Calor é entāo transferido para o refrigerante até que sua pressão atinja 700 kPa . Determine: (a) a massa de fluido refrigerante no tanque; (b) a quantidade de calor transferido durante o processo.
Informaçōes complementares:
ELV - R134a
P(kPa) T( ^circ C) vL(m^3 / kg) vV(m^3 / kg) uL(kJ / kg) uv(kJ / kg) hL(kJ / kg) hV(kJ / kg)
160 -15,60 0,0007437 0,12348 31,09 221,35 31,21 241,11
R134a - vapor superaquecido P=700 kPa
:—: :—: :—: :—:
T v(m^3 / kg) u(kJ / kg) h(kJ / kg)
160^circ C 0,049 367,29 401,31

Passo 1

Beleza, vamos lá! O exercício nos dá um tanque rígido de 0,5 m³ contendo o fluido refrigerante R-134a inicialmente a 160 kPa com um título (qualidade) de 40%. Depois, calor é transferido até a pressão chegar a 700 kPa. Precisamos descobrir:
(a) A massa do fluido no tanque.
(b) A quantidade de calor transferido nesse processo.
Para resolver isso, vamos usar conceitos de termodinâmica relacionados a propriedades dos fluidos refrigerantes e às transformações de energia.

Passo 2

Primeiro, vamos determinar a massa do fluido no tanque. Sabemos que a qualidade (x) é 40%, ou seja, 0,4. A qualidade representa a fração da massa que está na fase vapor.
A fórmula para calcular a massa (m) em um tanque rígido é:
m = V(1 - x) cdot vf + x cdot vg
Onde:
  • é o volume do tanque (0,5 m³).
  • é a qualidade (0,4).
  • é o volume específico da fase líquida.
  • é o volume específico da fase vapor.

Passo 3

Vamos substituir os valores fornecidos na tabela:
vf = 0,0007437 , m³/kg ³
vg = 0,12348 , m³/kg ³
V = 0,5 , m³ ³
x = 0,4
Agora, substituindo na fórmula:
m = 0,5(1 - 0,4) cdot 0,0007437 + 0,4 cdot 0,12348

Passo 4

Calculando o denominador:
(1 - 0,4) cdot 0,0007437 = 0,6 cdot 0,0007437 = 0,00044622
0,4 cdot 0,12348 = 0,049392
0,00044622 + 0,049392 = 0,04983822
Agora, calculando a massa:
m = 0,50,04983822 approx 10,04 , kg

Passo 5

Agora, vamos calcular a quantidade de calor transferido durante o processo. Como o tanque é rígido, o volume não muda, então o trabalho realizado ( Q = De) é zero. Portanto, todo o calor transferido ( ) vai para a variação da energia interna ( ):
Onde:
  • é a energia interna inicial.
  • é a energia interna final.

Passo 6

Do enunciado, temos:
u1 = 31,09 , kJ/kg
u2 = 367,29 , kJ/kg
Agora, calculando a variação da energia interna:
De

Resposta

(a) A massa de fluido refrigerante no tanque é aproximadamente 10,04 kg.
(b) A quantidade de calor transferido durante o processo é aproximadamente 3370,88 kJ.

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