Enunciado
Termodinâmica - Sonntag, R.E. e Borgnakke, C. -Fundamentos da Termodinâmica- Ed: 1º - Capítulo 4.Problemas - Ex. 32
Fluido frigorífico R-22 está contido em um conjunto cilindro-pistão conforme mostrado na Fig. P4.32, onde o volume é de quando o pistão está encostado nos batentes. O estado inicial é de e com um volume de . Esse sistema é colocado no interior de um ambiente onde é aquecido até .
a. O pistão está encostado nos batentes no estado final?
b. Qual o trabalho realizado pelo R-22 durante o processo?
Passo 1
Vamos lá, pessoal! Inicialmente é como se esse pistão estivesse flutuando, com um volume inicial menor que o volume de parada dele (). Então ele se move com a pressão externa no estado 1, , constante até atingir os batentes ou até atingir a temperatura final de , o que acontecer primeiro.
O volume específico quando ele está parado no batente, vamos chamar de , que é dado por:
O enunciado nos deu , precisamos só da massa agora. Olhando na Tabela B.4.2, temos para essa pressão . A massa então é dada por:
Pronto, agora é só substituir:
O que nos fornece uma temperatura . Como , , o que implica em , e podemos dizer que o pistão está parado nos batentes.
Passo 2
Para calcular o trabalho durante o processo, nós temos que perceber que o trabalho está sendo realizado quando o pistão está em movimento e a pressão externa . Assim,
Substituindo os valores,