66 O conjunto cilindro – pistão, mostrado na Fig. P5.66, contém R-12 a 2M MPa e 150 °C. A massa do pistão é desprezível e, na situação mostrada, o volume da câmara inferior do conjunto é 0,5 m3. A câmara superior está ligada a uma linha de ar comprimido que apresenta pressão de 450 kPa e 10°C. O conjunto, então, é resfriado até a temperatura ambiente (T=10°C). Determine a transferência de calor neste processo e mostre-o num diagrama p-v.

Passo 1

Nessa questão vamos usar a equação da energia:

m u 2 - u 1 = Q - W

Fazendo um balanço de forças:

P A = P a r A

P = P a r

Passo 2

No estado 1:

- o volume específico:

v 1 = 0,01265   m 3 / k g

- a energia interna específica:

u 1 = 252,1   k J / k g

Calculando a massa:

m = V 1 v 1

m = 39,523   k g

Passo 3

No estado 2 temos líquido comprimido. (levemente comprimido, então usar o líquido saturado)

- volume específico:

v 2 = 0,000733   m 3 / k g

- energia interna específica:

u 2 = 45,06   k J / k g

Calculando o volume:

V 2 = 0,02897   m 3

Passo 4

Calculando o trabalho:

W = 450 × 0,02897 - 0,5 = - 212,0   k J

E calculando a transferência de calor jogando tudo na equação da energia:

Q = - 8395   k J

Resposta

Q = - 8395   k J

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