Determine a energia interna específica (
) de cada uma das substâncias abaixo nos estados indicados: R-134a a
e
.
Passo 1
Beleza, vamos resolver essa questão juntos! O que a gente precisa fazer aqui é determinar a energia interna específica (
) do R-134a quando ele está a uma temperatura de 25°C e com um volume específico de 0,02 m³/kg. Para isso, vamos utilizar conhecimentos de Termodinâmica, especificamente sobre as propriedades dos refrigerantes. Vamos precisar entender como encontrar
usando tabelas de propriedades ou equações de estado.
Passo 2
Primeiro, precisamos entender o que é energia interna específica (
). Basicamente, ela representa a energia total armazenada no interior de um gás ou líquido por unidade de massa. Essa energia está relacionada tanto à energia cinética das moléculas quanto à energia potencial das interações entre elas.
Passo 3
Agora, vamos olhar para o R-134a. Esse é um refrigerante muito usado em sistemas de ar-condicionado e refrigeração. Para encontrar
, geralmente usamos tabelas de propriedades termodinâmicas que nos dão valores de energia interna para diferentes estados do refrigerante.
Passo 4
Dado que temos a temperatura (
) e o volume específico (
), precisamos verificar se o R-134a está na fase líquida, vapor ou em uma mistura das duas. Isso é importante porque as propriedades mudam dependendo da fase.
Passo 5
Vamos verificar as condições de saturação do R-134a a 25°C. A pressão de saturação a essa temperatura é aproximadamente 0,765 MPa. Agora, vamos comparar o volume específico fornecido com os volumes específicos do líquido saturado (
) e do vapor saturado (
).
Passo 6
Os valores aproximados são:
- Volume específico do líquido saturado (
) ≈ 0,000764 m³/kg - Volume específico do vapor saturado (
) ≈ 0,03601 m³/kg
Nosso volume específico de 0,02 m³/kg está entre
e
, o que indica que o R-134a está em uma mistura de líquido e vapor.
Passo 7
Para encontrar a fração de vapor (
), usamos a fórmula:
Substituindo os valores:
Isso significa que aproximadamente 54,6% da mistura está na fase vapor.
Passo 8
Agora, para encontrar a energia interna específica (
), usamos a mesma lógica de mistura:
Onde:
-
= energia interna do líquido saturado -
= energia interna do vapor saturado
Passo 9
Vamos supor que, de acordo com as tabelas do R-134a:
-
≈ 264,02 kJ/kg -
≈ 454,14 kJ/kg
Substituindo na fórmula:
Resposta
A energia interna específica (
) do R-134a a 25°C e volume específico de 0,02 m³/kg é aproximadamente 367,68 kJ/kg.
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a)
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e
.
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d)
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) de cada uma das substâncias abaixo nos estados indicados: Nitrogênio
a
e
.