Enunciado

Dez quilogramas de Refrigerante 22 contidos em um conjunto cilindro-pistão passam por um processo no qual a relação pressão-volume específico é dada por pυn = constante. Os estados inicial e final do refrigerante são determinados por p1 = 400 kPa, T1 = –5°C, e p2 = 2000 kPa, T2 = 70°C, respectivamente. Determine o trabalho e a quantidade de calor transferida para o processo, ambos em kJ.

Passo 1

Ooopa, beleza?

Vamos lá pra mais uma questão bem interessante de termodinâmica!

Passo 2

É dado que:

  • Pressão inicial: p 1 = 400   k P a
  • Temperatura inicial: T 1 = - 5 ° C
  • Pressão final: p 2 = 2000   k P a
  • Temperatura final: T 2 = 70 ° C
  • Massa do Refrigerante 22: m = 10   k g

Passo 3

O diagrama T v é mostrado abaixo

Passo 4

Em p 1 e T 1 da tabela de R-22 superaquecido

  • v 1 = 0,0586   m 3 / k g
  • u 1 = 225,16   k J / k g
  • Em p 2 e T 2 da tabela de R-22 superaquecido

  • v 2 = 0,013   m 3 / k g
  • u 2 = 255,35   k J / k g

Passo 5

O trabalho feito durante o processo é p v n = c t e

W 1 - 2 = m p 1 v 1 - p 2 v 2 n - 1

Sabendo que

p 1 v 1 n = p 2 v 2 n → 400 0,0586 n = 2000 0,013 n → n = 1,0688

W 1 - 2 = 10 400 0,0586 - 2000 0,013 1,0688 - 1 ⋅ 10 3 = - 372,093   k J

A transferência de calor durante o processo

Q 1 - 2 = W 1 - 2 + m u 2 - u 1 = - 372,093 + 10 255,35 - 225,16 = - 70,193   k J

Resposta

W 1 - 2 - 372,093   k J

Q 1 - 2 = - 70,193   k J

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