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Enunciado

Termodinâmica - Sonntag, R.E. e Borgnakke, C. -Fundamentos da Termodinâmica- Ed: 1º - Capítulo 5.Problemas - Ex. 15

Um cilindro, adaptado com um pistão sem atrito, contém 2   k g de vapor superaquecido de refrigerante R - 134 a a 100 ° C e 350   k P a . O conjunto é então resfriado, num processo em que a pressão do refrigerante fica constante, até que o R - 134 a apresente título igual a 75 % . Calcule a transferência de calor nesse processo.

Passo 1

Fala pessoal, tudo certinho? vamos responder mais uma questão, então prepara o material e vamos responder!!

Nós temos os seguintes dados, fornecidos no enunciado

m = 2   k g

T = 100 ° C

P = 350   k P a

x = 0,75

Vamos primeiramente enunciar a equação de energia

Q = m u 2 - u 1 + W

Como o trabalho feito é um processo isobárico, então

W = m ∙ P ∙ v 2 - v 1

Então, a transferência de calor é dada por

Q = m u 2 - u 1 + m ∙ P ∙ v 2 - v 1

Manipulando um pouquinho as coisas,

Q = m u 2 + P ∙ v 2 - m u 1 + P ∙ v 1

E portanto,

Q = m h 2 - h 1

Onde o h   é a entalpia.

Passo 2

Da tabela B.5.2, com a temperatura no valor de T = 100 ° C e a pressão igual a P = 300   k P a , nós podemos obter a entalpia específica

h = 490,48 k J k g

E para T = 100 ° C e a pressão igual a P = 400   k P a

h = 489,52 k J k g

Passo 3

Usando a interpolação linear, podemos obter a entalpia específica inicial:

h 1 = 490,98 + 350 - 300 400 - 300 ∙ 489,52 - 490,48 = 490 k J k g

Da tabela de R-134a saturado B.5.1 com pressão P = 294   k P a podemos obter para a entalpia:

h f = 200 k J k g

h g = 398,36 k J k g

Já no caso de P = 350,9   k P a

h f = 206,75 k J k g

h g = 401,32 k J k g

Usando a interpolação linear, nós obtemos o seguinte resultado

h f = 200 + 350 - 294 350,9 - 294 ∙ 206,75 - 200 = 206,64 k J k g

h g = 398,36 + 350 - 294 350,9 - 294 ∙ 401,32 - 398,36 = 401,27 k J k g

Passo 4

Agora podemos calcular a entalpia final:

h 2 = h f + x ∙ h g - h f

Substituindo os valores, nós temos que

h 2 = 206,64 + 0,75 ∙ 401,27 - 206,64 = 352,6 k J k g

E a transferência de calor é dada por

Q = m h 2 - h 1

Logo, temos que

Q = 2 ∙ 352,6 - 490 = - 275   k J

Resposta

Q = - 275   k J

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