Vapor saturado de R-410a a 60^circ C sofre um processo isotérmico até que seu volume específico atinja o dobro do valor inicial. Determine, no estado final, a pressão e o título, no caso de o estado ser saturado. Refaça o problema considerando que o volume específico final do processo seja igual à metade do inicial

Passo 1

Vamos resumir o que a questão pede: Temos vapor saturado de R-410a a que passa por um processo isotérmico (temperatura constante) até que seu volume específico dobre. Precisamos encontrar a pressão e o título (qualidade) no estado final, assumindo que ele está saturado. Depois, refaremos o problema considerando que o volume específico final seja a metade do inicial.
Conteúdo envolvido: Termodinâmica de processos isotérmicos, propriedades dos refrigerantes (R-410a), e conceitos de estado saturado e qualidade.
O que vamos precisar: Tabela de propriedades do R-410a a , fórmulas de processos isotérmicos ( ), e a definição de qualidade ( ).

Passo 2

Primeiro, vamos identificar os dados do estado inicial:
  • Temperatura inicial ( ):
  • Pressão de saturação inicial ( ): Consultando a tabela do R-410a, a a pressão de saturação é aproximadamente .
  • Volume específico inicial ( ): Na tabela, para vapor saturado a , .

Passo 3

Como o processo é isotérmico, a relação P1 cdot v1 = P2 cdot v2 se aplica. Ou seja:
v2 = 2 cdot v1 = 2 cdot 0,04793, m^3/kg = 0,09586, m^3/kg
No primeiro caso, o volume específico final é o dobro do inicial:

Passo 4

Usando a relação isotérmica:
P2 = P1 cdot v1v2 = 2,87, MPa cdot 0,04793, m^3/kg0,09586, m^3/kg = 1,435, MPa

Passo 5

Agora, precisamos verificar se o estado final com e está saturado. Consultando a tabela de saturação do R-410a a essa nova pressão, identificamos os volumes específicos de líquido saturado ( ) e vapor saturado ( ).
Suponhamos que a :

Passo 6

A qualidade ( x = v2 - vfvg - vf ) é dada por:
x = 0,09586 - 0,0007800,04793 - 0,000780 approx 0,095080,04715 approx 2,02
Substituindo os valores:
Como , isso indica que o estado final está além da condição de vapor saturado, ou seja, é superaquecido, e não saturado. Portanto, não existe qualidade definida nesse estado.

Passo 7

Agora, refazendo o problema onde o volume específico final é metade do inicial.
Dados iniciais:
  • Volume específico inicial ( ):
  • Volume específico final ( ):

Passo 8

Aplicando a relação isotérmica:
P2 = P1 cdot v1v2 = 2,87, MPa cdot 0,04793, m^3/kg0,023965, m^3/kg = 5,74, MPa

Passo 9

Verificando na tabela de saturação do R-410a a , encontramos:

Passo 10

Calculamos a qualidade ( x = v2 - vfvg - vf = 0,023965 - 0,0007800,04793 - 0,000780 approx 0,0231850,04715 approx 0,491 ):

Passo 11

A qualidade significa que aproximadamente 49,1% da massa está na fase vapor e 50,9% na fase líquida no estado final.

Resposta

No estado final com o volume específico reduzido pela metade, a pressão é aproximadamente e a qualidade é cerca de 49,1%.

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