Um tanque rígido contém vapor saturado de
a a
, que é resfriado até
. Determine o trabalho específico e a transferência de calor específica nesse processo.
Passo 1
Beleza, vamos lá! O enunciado diz que temos um tanque rígido com vapor saturado de
a
, que é resfriado até
. Precisamos descobrir o trabalho específico e a transferência de calor específica nesse processo. Vamos usar conceitos de Termodinâmica, especificamente sobre processos a volume constante e as propriedades do refrigerante
para resolver isso.
Passo 2
Primeiro, como o tanque é rígido, o volume não muda durante o processo. Em Termodinâmica, o trabalho realizado por um sistema é dado pela fórmula:
Onde:
- $ W $ é o trabalho
- $ P $ é a pressão
- $ \Delta V $ é a variação do volume
Mas já que $ \Delta V = 0 $ (volume constante), então:
Então, o trabalho específico nesse processo é zero.
Passo 3
Agora, vamos calcular a transferência de calor específica. Em um processo a volume constante, a transferência de calor está relacionada à variação da energia interna do sistema:
Onde:
- $ Q $ é a transferência de calor
- $ \Delta U $ é a variação da energia interna
Para encontrar $ \Delta U $, precisamos das energias internas específicas nos estados inicial e final.
Passo 4
Consultando as tabelas termodinâmicas do
, encontramos:
-
Estado Inicial (0°C, vapor saturado):
- Energia interna específica, $ u_1 $
-
Estado Final (-20°C, líquido subresfriado):
- Energia interna específica, $ u_2 $
A variação da energia interna será:
Passo 5
Finalmente, substituindo os valores na equação de calor:
Então, a transferência de calor específica é a diferença entre as energias internas específicas nos estados final e inicial.
Resposta
O trabalho específico é zero e a transferência de calor específica é $ Q = u_2 - u_1 $.