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Enunciado

Termodinâmica - Sonntag, R.E. e Borgnakke, C. -Fundamentos da Termodinâmica- Ed: 1º - Capítulo 8.Problemas - Ex. 30

Um cilindro, contendo R-134a a 10 ° C e 150   k P a , tem um volume inicial de 20   l . Um pistão comprime o R-134a em um processo isotérmico e reversível até o estado de vapor saturado. Calcule o trabalho requerido e a transferência de calor para esse processo.

Passo 1

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

Nós temos os seguintes dados para essa questão fornecidos no enunciado

V 1 = 0,02   m 3

p 1 = 150   k P a

T 1 = T 2 = 283,15   K

O processo é isotérmico e reversível, ou seja,

S g e n = 0

Primeiro vamos configurar duas equações principais necessárias para resolver este problema. Para calcular o trabalho necessário, usaremos a equação de energia para nossa massa de controle:

Q 2 = m u 2 - u 1 + W 2   ( 1 )

Para calcular a transferência de calor, usaremos a equação de entropia:

m s 2 - s 1 = Q 2 T + S g e n   ( 2 )

Agora, vamos obter algumas propriedades do R-134a das tabelas, por exemplo, da tabela B.5.2 correspondentes aos valores de T 1 e p 1 , nós obtemos para o estágio 1, a entropia específica, volume e a energia interna:

v 1 = 0,148283 m 3 k g

u 1 = 388,36 k J k g

s 1 = 1,822 k J k g   K

A seguir iremos para a TABELA B.5.1 e obteremos a energia interna do vapor saturado correspondente a T 1 para verificar se nossa energia interna é maior que isso.

u g = 383,67 k J k g

Com isso, de maneira bem tranquila, podemos ver que

u 1 = 388,67 > u g = 383,67

O que significa que nossa substância está realmente na região superaquecida.

Passo 2

A partir do texto deste problema, sabemos que nossa substância no estado 2 está em vapor saturado, então, da tabela B.5.1 com os parâmetros correspondentes a T 2 , obteremos entropia específica do estado 2 e energia interna:

u 2 = 383,67 k J k g

s 2 = 1,7218 k J k g   K

Calculando a transferência de calor usando a equação 2

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

Desenvolvendo os termos

W 2 = Q 2 - V v 1 u 2 - u 1

Substituindo os termos

W 2 = - 3,83 - 0,02 0,148283 383,67 - 388,36 = - 3,2   k J

Resposta

W 2 = - 3,2   k J

Q 2 = - 3,83   k J

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