Enunciado

56 Vapor supeaquecido de R-134a, a 20°C e 0,5 MPa, é expandido, isotermicamente, num conjunto clindro – pistão até que se atinja o estado saturado com título igual a 50%. Sabendo que a massa de refrigerante é 5 kg e que são transferidos 500 kJ de calor no processo, calcule o trabalho realizado e os volumes inicial e final do processo.

Passo 1

Opaaa... vamos começar mais uma?

Nessa questão vamos usar a equação da energia:

m u 2 - u 1 = Q - W

E também as tabelas do final do livro.

Passo 2

Para o estada 1 a gente tem vapor superaquecido, então vamos olhar na tabela B.5.2:

- o volume específico:

v 1 = 0,04226   m 3 / k g

- a energia interna específica:

s 1 = 390,52   k J / k g

Então podemos calcular o volume inicial:

V 1 = m v 1

V 1 = 5 × 0,04226

V 1 = 0,211   m 3

Passo 3

Para o estado dois a gente tem a temperatura (processo isotérmico) e o título, então temos duas fases. Olhyando na tabela B.5.1:

- calculando o volume específico:

v 2 = 1 - x 2 v l + x 2 v v

v 2 = 1 - 0,5 × 0,000817 + 0,5 × 0,03606

v 2 = 0,018437

- calculando a energia interna específica:

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

u 2 = 1 - 0,018437 × 227,03 + 0,018437 × 389,19

u 2 = 308,11   k J / k g

Com isso dá pra calcular o volume final:

V 2 = m v 2

V 2 = 5 × 0,018437

V 2 = 0,0922 m 3

Passo 4

Como é retirado -500 kJ:

Q = - 500   k J

E jogando tudo na equação da energia:

m u 2 - u 1 = Q - W

5 × 308,11 - 390,52 = - 500 - W

W = - 87,9   k J

Resposta

V 1 = 0,211   m 3

V 2 = 0,0922 m 3

W = - 87,9   k J

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