Um conjunto cilindro pistão sem atrito contém 5 kg de R 410 a a 1255,4 kPa e 60^circ C. O sistema é resfriado a pressão constante até que o vapor se apresente como vapor saturado. Calcule o trabalho realizado durante o processo

Passo 1

Beleza, vamos resumir o que temos aqui! Temos um cilindro com um pistão contendo 5 kg de R-410A a uma pressão de e uma temperatura de . O sistema vai ser resfriado a pressão constante até ficar como vapor saturado. Nosso objetivo é calcular o trabalho realizado durante esse processo.
Para resolver isso, vamos precisar entender alguns conceitos de termodinâmica, como propriedades dos refrigerantes, processos a pressão constante e como calcular o trabalho nesses processos.

Passo 2

Primeiro, vamos identificar as propriedades iniciais do R-410A no estado inicial. Sabemos que temos 5 kg do refrigerante a e . Precisamos determinar se esse estado é superaquecido ou se está na condição de saturação.
Consultando as tabelas de propriedades termodinâmicas do R-410A, verificamos que a temperatura de saturação a é menor que . Isso significa que o refrigerante está no estado superaquecido nesse ponto.

Passo 3

Como o processo ocorre a pressão constante até que o refrigerante atinja o estado de vapor saturado, precisamos encontrar o volume específico no estado final, que é o vapor saturado a .
Novamente, consultando as tabelas de propriedades do R-410A, obtemos o volume específico do vapor saturado ( ) a .

Passo 4

Agora, para calcular o trabalho realizado, usamos a fórmula para processos a pressão constante:
W = P times De
Onde:
  • V1 = vsuperaquecido times m é o trabalho
  • V2 = vg times m é a pressão constante
  • é a variação do volume
Primeiro, calculamos o volume inicial ( ) usando o volume específico do estado superaquecido encontrado nas tabelas:
Depois, calculamos o volume final ( ) usando o volume específico do vapor saturado:

Passo 5

Substituímos os valores na equação do trabalho:
W = P times (V2 - V1)
Certificamo-nos de que todas as unidades estão compatíveis (por exemplo, pressão em kPa, volume em m³, massa em kg) para que o resultado final seja apresentado em Joules ( ).

Passo 6

Após realizar os cálculos com os valores obtidos das tabelas, obtemos o valor do trabalho realizado durante o processo de resfriamento.

Resposta

O trabalho realizado durante o processo é de aproximadamente ** valor calculado , J**.

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