(Valor: 1,5) - Um tanque com volume de 1 m 3 contém R-134a a
e
. O tanque está ligado a uma linha onde escoa R-134a a
e
. A válvula é aberta e o fluido escoa para o tanque, até que
do volume da tanque esteja ocupado por líquido a
. Calcular o calor transferido neste processo.
Passo 1
O enunciado trata de um volume rígido de
contendo R-
a inicialmente em vapor super-aquecido a
e
. Em seguida abre-se uma válvula que conecta o tanque a uma linha onde o fluido está em estado super-aquecido a
e
. Admite-se que durante a carga a pressão dentro do tanque se eleva até o ponto em que, ao final,
do volume está ocupado por líquido a
. Queremos calcular o calor
trocado com o ambiente. Para isso usaremos a
ª lei para sistema aberto (volume de controle
interior do tanque) e tabelas de propriedades do R-
a (
,
,
).
Passo 2
Determinar a massa inicial
.
Na tabela de R- a, estado
:
,
(super-aquecido) fornece
Na tabela de R-
Logo
Passo 3
Determinar a massa final
.
No estado final, tem-se mistura saturada a , cujo
é dado pela tabela. Extraímos
No estado final, tem-se mistura saturada a
Metade do volume é líquido e metade é vapor, ou seja
e
Passo 4
Determinar a massa que entrou,
:
Passo 5
Obter a entalpia de entrada
na linha (
,
) e as energias internas:
Passo 6
Aplicar balanço de energia para volume de controle sem trabalho de fronteira (tanque rígido) e sem variação de energia cinética/ potencial:
onde
. Assim
Substituindo os valores aproximados das tabelas (exemplo de cálculo):
,
;
,
,
,
;
.
Calcula-se então numericamente
Calcula-se então numericamente
levando a
Resposta
(isto é, cerca de
MJ de calor rejeitado ao ambiente).