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Enunciado

Termodinâmica - Sonntag, R.E. e Borgnakke, C. -Fundamentos da Termodinâmica- Ed: 1º - Capítulo 5.Problemas - Ex. 37

Vapor superaquecido de R - 134 a a 20 ° C e 0,5   M P a é resfriado a pressão constante num conjunto cilindro-pistão até atingir o estado do saturado com título igual a 50 % . Sabendo que a massa de refrigerante é de 5   k g que são transferidos 500   k J de calor no processo, calcule o trabalho requerido e os volumes inicial e final no processo.

Passo 1

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

Nós temos os seguintes dados para o R - 134 a , fornecidos no enunciado

m = 5   k g

T = 20 ° C

P = 500   k P a

Q = - 500   k J

x = 0,5

Na fase 1, da tabela B.5.2 (R-134a superaquecido), com temperatura T = 20 ° C e a pressão sendo igual a P = 500   k P a , nós podemos obter

v 1 = 0,04226 m 3 k g

u 1 = 390,52 k J k g

Agora, nós já podemos calcular o volume inicial

V 1 = m ∙ v 1 = 5 ∙ 0,04226 = 0,211   m 3

Na fase 2, usaremos a tabela de R-134a saturado, com temperatura T = 20 ° C , com isso, nós podemos obter que

v f = 0,000817 m 3 k g

v f g = 0,03524 m 3 k g

u f = 227,03 k J k g

u f g = 162,16 k J k g

Passo 2

Agora podemos calcular o volume específico final e a energia interna:

u 2 = u f + x ∙ u f g = 227,03 + 0,5 ∙ 162,16 = 308,11 k J k g

E

v 2 = v f + x ∙ v f g = 0,000817 + 0,5 ∙ 0,03524 = 0,018437 m 3 k g

O volume final é dado por

V 2 = m ∙ v 2 = 5 ∙ 0,018437 = 0,09   m 3

E o trabalho

W = Q - m u 2 - u 1 = - 500 - 5 ∙ 308,11 - 390,52 = - 88   k J

Resposta

V 2 = 0,09   m 3

W = - 88   k J

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