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Enunciado

Termodinâmica - Sonntag, R.E. e Borgnakke, C. -Fundamentos da Termodinâmica- Ed: 1º - Capítulo 8.Problemas - Ex. 28

R-134a a - 20 ° C e 100   k P a é comprimido até 500   k P a num processo adiabático e reversível em um conjunto cilindro-pistão. Determine a temperatura final e o trabalho por unidade de massa

Passo 1

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

Nós temos os seguintes dados, fornecidos pelo enunciado

p 1 = 100   k P a

p 2 = 500   k P a

T 1 = 253,15   K

O processo é adiabático reverso e nós queremos a temperatura final T 2 e o trabalho por unidade de massa w 2 . Primeiro vamos configurar duas equações principais necessárias para resolver este problema. Para calcular a transferência de calor necessária, usaremos a equação de energia para nossa massa de controle de tamanho desconhecido:

m u 2 - u 1 = q 2 - 1 w 2

Logo, nós temos que

m u 2 - u 1 = - w 2

Pela a equação de entropia:

s 2 - s 1 = q 2 T + s g e n

Passo 2

Primeiro vamos obter algumas propriedades do R-134a das tabelas. Da tabela B.5.2 com valores de T 1 e p 1 , obteremos a entropia específica do estado 1 e a energia interna:

u 1 = 367,36 k J k g

s 1 = s 2 = 1,7665 k J k g   K

Da tabela B.2.1, e obtemos a entropia de vapor saturado correspondente a T 1 ​ para verificar se nossa entropia é maior que isso.

s g = 1,7395 k J k g

Nós podemos ver que

s 1 = 1,7665 > s g = 1,7395

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

Passo 3

Como nós sabemos que estamos na região superaquecida, da tabela B.5.2, com os valores correspondentes a s 2 e p 2 , nós conseguimos do estado 2 a temperatura T 2 e a energia interna:

u 2 = 398,99 k J k g

T 2 = 30 ° C

Temos uma observação, podemos ver que não precisamos usar interpolação linear porque s 2 é aproximadamente igual a s da tabela correspondente a 30°C. Calculando o trabalho reversível usando a equação

w 2 = - 398,99 - 367,36 = - 31,63 k J k g

Resposta

T 2 = 30 ° C

w 2 = - 31,63 k J k g

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