Enunciado

Um conjunto cilindro-pistão contém 0,5 kg de Refrigerante 22, inicialmente como vapor saturado a 5 bar. O refrigerante passa por um processo no qual a relação pressão-volume específico é dada por pv = constante até uma pressão final de 20 bar. Os efeitos das energias cinética e potencial podem ser desprezados. Determine o trabalho e a quantidade de calor trocada para o processo, ambos em kJ.

Passo 1

Ooopa, beleza?

Vamos lá pra mais uma questão bem interessante de termodinâmica!

Passo 2

Obtendo as propriedades de R-22 a pressão p 1 = 5   b a r da Tabela A-8 “Propriedades de Vapor de Refrigerante 22 Saturado”

  • v 1 = v g = 0,0469   m 3 / k g
  • u 1 = u g = 226,54   k J / k g

Passo 3

Já que o processo p v = c t e

p 1 v 1 = p 2 v 1 → v 2 = p 1 p 2 v 1 = 5 20 0,0469 = 0,011725   m 3 / k g

Passo 4

Calculando o trabalho durante o processo

W 1 - 2 = m p 1 v 1 log ⁡ v 2 v 1 = 0,5   k g 5 ⋅ 100   P a 0,0469   m 3 / k g log ⁡ 0,011725   m 3 / k g 0,0469   m 3 / k g = - 16,2543   k J

O sinal negativo indica que o trabalho é feito no sistema.

Passo 5

Obtendo a energia do R-22 a v 2 = 0,011725   m 3 / k g e p 2 = 20   b a r da Tabela A-9 “Propriedades de Vapor Superaquecido de Refrigerante 22”

u 2 = 239,51 + 247,20 - 239,51 0,011725 - 0,01124 0,01212 - 0,01124 = 243,748   k J / k g

Calculando a transferência de calor durante o processo

Q 1 - 2 = W 1 - 2 + m u 2 - u 1 = - 16,2543 + 0,5 243,748 - 226,54 = - 7,6503   k J

O sinal negativo indica que a transferência de calor a partir do sistema.

Resposta

W 1 - 2 = - 16,2543   k J

Q 1 - 2 = - 7,6503   k J

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