Enunciado
Termodinâmica - Çengel - Termodinâmica - Ed: 7º - Capítulo 4.Problemas - Ex. 11
Um arranjo pistão-cilindro que não sofre atrito inicialmente contém 50 L de refrigerante- 134a líquido saturado, O pistão está livre para se mover e sua massa é tal que mantém uma pressão de 500 kPa sobre o refrigerante. O refrigerante é então aquecido até que sua temperatura atinja 70 °C, calcule o trabalho realizado durante esse processo.
Passo 1
O enunciado do problema pede para encontrarmos o trabalho realizado no aquecimento isobárico (a pressão constante de 500 kPa) de 50 L de Refrigerante 134-a.
Em primeiro lugar, devemos calcular as propriedades do refrigerante nos estados inicial e final a partir das suas tabelas termodinâmicas.
Primeiro, devemos considerar o estado 1, com Refrigerante 134-a como líquido saturado a 500 kPa. Consultando a Tabela A-12 (página 928), podemos encontrar o volume específico para o estado 1:
Consideramos agora o estado 2, onde a temperatura é de 70 °C e a pressão continua a 300 kPa. Consultando novamente a Tabela A-12, vemos que para uma pressão de 500 kPa a temperatura de saturação do Refrigerante 134-a é de 15,71°C. Como >, então o refrigerante está num estado de vapor superaquecido.
A Tabela A-13 (página 930) apresenta as propriedades do Refrigerante 134-a em uma condição de vapor superaquecido. Entrando com os valores de temperatura e pressão no estado 2, podemos encontrar o valor do volume específico:
Passo 2
Antes de calcular o trabalho, devemos encontrar a massa de refrigerante no arranjo pistão-cilindro. Para isso, basta dividir o volume inicial de 50 L (0,05 m³) de refrigerante pelo volume específico no estado 1 encontrado no passo anterior:
Resposta
Para resolver o problema, devemos lembrar da equação para calcular o trabalho de fronteiro de um processo a pressão constante:
Substituindo as variáveis na equação: