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Enunciado

Termodinâmica - Sonntag, R.E. e Borgnakke, C. -Fundamentos da Termodinâmica- Ed: 1º - Capítulo 4.Problemas - Ex. 28

Considere um dispositivo cilindro-pistão com 0,5   k g de vapor saturado de R-134a a - 10   ° C . O fluido é então comprimido até uma pressão de 500   k P a em um processo politrópico com n = 1,5 . Determine o volume e temperaturas finais, e o trabalho realizado no processo.

Passo 1

Vamos lá, pessoal! Vamos tomar o R-134a como nossa massa de controle. Então, a massa constante

m = 0,5   k g = m 1 = m 2

Para encontrar o volume final na pressão de saturação P 1 = 201,7   k P a , vamos olhar a Tabela B.5.1 que nos dá o volume específico:

v 1 = 0,09921   m 3 / k g

O enunciado nos diz que temos um processo politrópico com n = 1,5 , então o volume específico no estado 2 pode ser encontrado por meio da equação do processo:

v 2 = v 1 P 1 P 2 1 1,5

v 2 = 0,09921   m 3 / k g 201,7 500 2 / 3 = 0,05416   m 3 / k g

Esse é o nosso volume final. A temperatura final pode ser achada na Tabela B.5.2, porque determinamos as duas propriedades ( P ,   v ) . Assim, para o vapor superaquecido do R-134a, temos

T 2 = 79   ° C

Agora só falta calcular o trabalho.

Passo 2

Da equação do processo, usando os volumes específicos, temos

W = ∫ P d V = m 1 - n P 2 v 2 - P 1 v 1

Agora basta substituir os dados na equação:

W = 0,5   k g 1 - 1,5 500   k P a 0,05416 m 3 k g - 201,7   k P a 0,09921 m 3 k g

W = - 7,07   k J

Resposta

v 2 = 0,05416   m 3 / k g

T 2 = 79   ° C

W = - 7,07   k J

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