Um tanque rígido contém 5 kg de refrigerante-134a que inicialmente está a 20
e 140 kPa . O refrigerante é resfriado enquanto é agitado até sua pressão cair a 100 kPa . Determine a variação da entropia do refrigerante durante o processo.
Passo 1
Vamos resumir o problema: temos um tanque rígido contendo 5 kg de refrigerante-134a inicialmente a 20 °C e 140 kPa. O refrigerante é resfriado mantendo-se agitado até que a pressão caia para 100 kPa. Nosso objetivo é determinar a variação da entropia do refrigerante durante esse processo.
Estamos trabalhando com termodinâmica, mais especificamente com propriedades de substâncias puras e variação de entropia em processos termodinâmicos. Para resolver isso, vamos precisar das tabelas de propriedades do refrigerante-134a, que nos darão valores como entalpia, entropia e volume específico em diferentes condições de temperatura e pressão.
Passo 2
Primeiro, vamos identificar os dois estados termodinâmicos do refrigerante:
-
Estado 1 (Inicial):
- Massa,
kg - Temperatura,
- Pressão,
kPa
- Massa,
-
Estado 2 (Final):
- Massa,
kg (permanece constante) - Pressão,
kPa - Volume: como o tanque é rígido, o volume total
permanece constante
- Massa,
Passo 3
Vamos determinar o volume específico no Estado 1. O volume específico (
) é o volume ocupado por unidade de massa e pode ser encontrado nas tabelas do refrigerante-134a para as condições de
e
kPa.
Em seguida, calculamos o volume total do tanque:
Passo 4
Como o tanque é rígido, o volume total
permanece constante durante todo o processo. Portanto, no Estado 2, o volume específico (
) será:
Passo 5
No Estado 2, temos a pressão
kPa e o volume específico
calculado no Passo 4. Com esses dados, consultamos novamente as tabelas do refrigerante-134a para encontrar a temperatura
e a entropia específica
correspondente.
Passo 6
No Estado 1, já sabemos a pressão
e a temperatura
, então podemos encontrar a entropia específica
consultando as tabelas:
Agora, a variação da entropia total (
) do refrigerante durante o processo é dada por:
Resposta
A variação da entropia do refrigerante durante o processo é:
Para obter o valor numérico, você precisa consultar as tabelas do refrigerante-134a para encontrar
e
nas condições especificadas e então calcular a diferença.