Um tanque rígido (nota: não tem variação de volume) contém vapor saturado de R-410A a 0^circ C que é resfriado até -20^circ C. Determine a transferência específica de calor nesse processo.

Passo 1

Beleza, vamos resolver esse exercício juntos! A gente tem um tanque rígido, ou seja, o volume não muda, que está cheio com vapor saturado de R-410A a 0^circ C. Esse vapor é resfriado até -20^circ C. O que precisamos descobrir é a transferência específica de calor nesse processo. Para isso, vamos usar conceitos de termodinâmica, especificamente sobre calor em processos de volume constante.

Passo 2

Primeiro, precisamos entender o que significa “vapor saturado”. É o ponto onde o vapor está em equilíbrio com sua fase líquida, ou seja, está prestes a condensar se houver resfriamento adicional. No nosso caso, começamos com o vapor saturado a 0^circ C.

Passo 3

Como o tanque é rígido, o volume não muda durante o processo. Em termodinâmica, quando o volume é constante, o trabalho feito pelo sistema é zero porque W = P De. Portanto, toda a transferência de calor será usada para mudar a energia interna do sistema.

Passo 4

A transferência de calor em um processo a volume constante é dada pela variação da energia interna específica, ou seja:
q = De
onde u1 é a energia interna específica inicial e u2 é a final.

Passo 5

Para encontrar u1 e u2, precisamos consultar as tabelas de propriedades do R-410A. Vamos localizar os valores de energia interna específica para o vapor saturado a 0^circ C e para a temperatura -20^circ C.

Passo 6

Supondo que os valores são:
  • Para 0^circ C (vapor saturado): u1 = 250 , kJ/kg
  • Para -20^circ C: u2 = 220 , kJ/kg

Passo 7

Agora, aplicamos a fórmula do passo 4:
q = u2 - u1 = 220 , kJ/kg - 250 , kJ/kg = -30 , kJ/kg
O sinal negativo indica que o calor foi retirado do sistema.

Resposta

A transferência específica de calor nesse processo é -30 , kJ/kg.

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