Enunciado

63 Reconsidere o sistema e as condições iniciais do problema anterior mas alteremos o processo para: após a abertura da válcula, transferimos calor para o refrigerante de modo que, no estado final, não exista líquido nos tanques. Qual será a transferência de calor, aos dois tanques, neste novo processo?

Passo 1

Nessa questão vamos usar a equação da energia:

m 2 u 2 - m A 1 u A 1 - m B 1 u B 1 = Q - W

E também vamos usar as tabelas do final do livro.

Passo 2

Para o estado A1, temos a temperatura e o título, então temos duas fases. Então vamos pegar os dados na tabela B.5.1.

- o volume específico:

v A 1 = 1 - x A 1 v l + x A 1 v v

v A 1 = 1 - 0,15 × 0,000817 + 0,15 × 0,03606

v A 1 = 0,006103   m 3 / k g

- a energia interna específica:

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

u A 1 = 1 - 0,15 × 227,03 + 0,15 × 389,19

u A 1 = 251,35   k J / k g

E já podemos achar a massa:

m A 1 = V A v A 1

m A 1 = 1 0,006103

m A 1 = 163,854   k g

Passo 3

Para o estado 2 a gente já tem a massa, como o B está vazio ( m B 1 = 0 ), então:

m 2 = m A 1

m 2 = 163,854   k g

O volume:

V 2 = V A + V B

V 2 = 2   m 3

Com isso a gente acha o volume específico, né:

v 2 = V 2 m 2

v 2 = 2 163,854

v 2 = 0,012206   m 3 / k g

E para não ter mais líquido a gente precisa esquentar, concorda???

Então precisamos achar qual a temperatura tem esse volume específico para o vapor saturado.

Vamos precisar interpolar:

T 2 - 55 60 - 55 = 0,012206 - 0,01316 0,01146 - 0,01316

T 2 = 57,8   ° C

E agora interpolar pra achar a energia interna específica:

u 2 - 406,01 407,85 - 406,01 = 0,012206 - 0,01316 0,01146 - 0,01316

u 2 = 407,04   k J / k g

Passo 4

Como o processo é a pressão constante (já que tem duas fases no início e no final temos vapor saturado), então o trabalho é nulo:

W = 0

Daí achamos a transferência de calor:

m 2 u 2 - m A 1 u A 1 - m B 1 u B 1 = Q - W

163,854 × 279,44 - 407,04 × 251,35 - 0 = Q - 0

Q = 25   510   k J

Resposta

Q = 25   510   k J

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