Um tanque rígido contém vapor saturado de R-134 a a a 0^circ C, que é resfriado até -20^circ C. 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 R-134a a 0^circ C, que é resfriado até -20^circ C. 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 R-134a 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:
W = P De
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:
W
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:
Q = De
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 R-134a, 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:
u1

Passo 5

Finalmente, substituindo os valores na equação de calor:
Q = u2 - u1
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 $.

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