Enunciado

115- Inicialmente, um cilindro, com volume útil igual a 1   l i t r o , está evacuado. O cilindro está ligado a uma linha onde escoa liquido saturado R - 134 a a 0   ° C . A válvula é aberta e o fluido refrigerante escoa para o cilindro. O processo de enchimento é rápido e pode ser modelado como adiabático. Determine a massa de R - 134 a contida no cilindro após a operação de enchimento. O cilindro cheio é então colocado num depósito que se encontra a 20   ° C .

Determine a pressão no R - 134 a no momento em que o cilindro atingir o equilíbrio térmico com o ambiente.

Passo 1

E aew tá com dúvida? Vem comigo então.

Desenhando o que o enunciado acabou de pronunciar nós temos algo como:

E depois de enchido o cilindro é guardado em um quarto cuja temperatura é de 20   ° C

Como inicialmente não temos nenhuma massa no cilindro então também não teremos nenhuma energia interna inicial no cilindro.

Como o líquido na linha é saturado então pela tabela B . 5.1 teremos as seguintes características para o líquido para a temperatura de 0 ° C .

p = 294   k P a ; ν l = 0.000773   m 3 / k g

h l = 200 k J k g ; h l v = 198.356 k J k g  

A entalpia na linha acaba virando a energia interna no cilindro.

Só que o líquido quando chega no cilindro ele ainda está saturado? Vamos ver

u 2 = h l = u l 1 + u l v x

E como h = u + p ν então:

200 = 200 - 294 × 0.000773   + x 198.356 - 294 × 0.068420

Então x = 0.001275

O que é praticamente saturado, mas levando a sério a precisão, então temos que o volume específico desse líquido assim que chega no cilindro será de:

ν = 0.000773 + 0.068420 × 0.001275 = 8.60 × 10 - 4

O que nos dará uma massa de:

m = V ν = 0.01 8.6 × 10 - 4 = 11.62   k g

Passo 2

Aí o cilindro é enchido nessas condições e levado para uma sala com 20   ° C e assim o líquido é transformado para essa temperatura

As características do líquido a essa temperatura são tais que:

p = 572.8   k P a ; ν l = 0.000817   k J / k g

ν l v = 0.035238   k J / k g

E aqui podemos ver que:

8.6 × 10 - 4 = 0.0000817 + x 0.035238 → x = 0.022

Ou seja o líquido ainda continua saturado então a pressão quando atinge o equilíbrio térmico é a pressão de saturação igual a 572.8   k P a

Resposta

p = 572.8   k P a

m = 11.62   k g

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