Vapor saturado de R-134 a a 50 ^circ C sofre um processo isotérmico até que seu volume específico atinja a metade do valor inicial. Determine, no estado final, a pressão e o título, no caso de o estado final, a pressão e o título, no caso de o estado ser saturado. Por fim calcule o trabalho específico durante o processo.

Passo 1

Beleza, o enunciado diz assim: “Temos vapor saturado de R-134a a 50 °C. Ele sofre uma compressão isotérmica até que o volume específico fique pela metade. A gente precisa descobrir, no estado final (assumindo que ainda está na 2-fase saturada), qual é a pressão e o título (qualidade – fração de vapor), e depois calcular o trabalho específico durante esse processo.”
Conteúdo: Termodinâmica de fluido de refrigeração, processo isotérmico, propriedades de mistura saturada (título), e cálculo de trabalho em processo a pressão variável.
O que vamos usar:
  • Tabelas de saturação do R-134a (para achar v = vf + x,(vg - vf) , w = integralv1^v2 P,dv = P,(v2 - v1) e a 50 °C).
  • Conceito de título em mistura saturada:
  • Para processo isotérmico na zona de 2-fase a pressão de saturação, é constante, então

Passo 2

Primeiro a gente olha na tabela de saturação de R-134a a 50 °C e anota:
Prm sat = 1,234;MPa, vf = 0,000888;tfrac m^3kg, vg = 0,05447;tfrac m^3kg
Como a amostra é vapor saturado inicialmente,
v1 = vg = 0,05447;tfrac m^3kg
Como o processo é isotérmico e o enunciado diz “até o volume específico atingir a metade”,
v2 = tfrac12,v1 = 0,5times0,05447 = 0,027235;tfrac m^3kg

Passo 3

Num processo isotérmico que fica na região de 2-fase, a pressão não muda:
P2 = Prm sat(50;^circ C) = 1,234;MPa
Para achar o título v2 = vf + x,(vg - vf) Longrightarrow x = v2 - vfvg - vf no estado final, usamos a definição de volume específico da mistura saturada:
x = 0,027235 - 0,0008880,05447 - 0,000888 = 0,0263470,053582 approx 0,4916 l(approx49,2%r)
Substituindo os valores:

Passo 4

Agora o trabalho específico. Para um processo a pressão constante w = integralv1^v2 P,dv = P,(v2 - v1) :
w = 1,234times10^6;Pa ,l(0,027235 - 0,05447r);tfrac m^3kg = 1,234times10^6 times (-0,027235) approx -3,36times10^4;tfrac Jkg
Como é compressão, , o resultado vai dar negativo (trabalho feito sobre o fluido):

Resposta

P2 = 1,234 MPa
x ≃ 0,492 (49,2 %)
w_específico ≃ –33,6 kJ/kg

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