Um tanque rígido contém 5 kg de refrigerante-134a que inicialmente está a 20 ^circ C 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
  • Estado 2 (Final):
    • Massa, kg (permanece constante)
    • Pressão, kPa
    • Volume: como o tanque é rígido, o volume total permanece constante

Passo 3

Vamos determinar o volume específico no Estado 1. O volume específico ( v1 = Volume específico no Estado 1 (obtido da tabela) ) é o volume ocupado por unidade de massa e pode ser encontrado nas tabelas do refrigerante-134a para as condições de V = m times v1 e kPa.
í
Em seguida, calculamos o volume total do tanque:

Passo 4

Como o tanque é rígido, o volume total v2 = Vm permanece constante durante todo o processo. Portanto, no Estado 2, o volume específico ( ) será:

Passo 5

No Estado 2, temos a pressão s2 = Entropia específica no Estado 2 (obtida da tabela) 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.
í

Passo 6

No Estado 1, já sabemos a pressão s1 = Entropia específica no Estado 1 (obtida da tabela) e a temperatura De, então podemos encontrar a entropia específica consultando as tabelas:
í
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:
De
Para obter o valor numérico, você precisa consultar as tabelas do refrigerante-134a para encontrar e nas condições especificadas e então calcular a diferença.

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