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Enunciado

Termodinâmica - Çengel - Termodinâmica - Ed: 7º - Capítulo 3.Problemas - Ex. 66

66. Um vaso de 0,5 m3 contém 10 kg de refrigerante-134a a –20 °C. Determine (a) a pressão, (b) a energia interna total e (c) o volume ocupado pela fase líquida.

Passo 1

Letra (a)

Como nos foi informado qual é o volume do vaso e a massa de refrigerante, podemos calcular o volume específico do mesmo por:

v = V m = 0,5   m 3 10   k g = 0,05 m 3 k g

A - 20 ° C , temos que da tabela A-11 v l = 0,0007362 m 3 k g   e   v v = 0,14729 m 3 k g . Como podemos perceber v l < v < v v , com isso afirmaos que o vaso contém uma mistura de líquido-vapor saturado. Então, a pressão que ele nos pede é igual a pressão de saturação na temperatura especificada:

P = P s a t , - 20 ° C = 132,82   K P a

Passo 2

Letra (b)

Como trata-se de uma mistura de liquido-vapor saturada, podemos encontrar qual é a energia interna média utilizando a seguinte equação desenvolvida ao longo do capítulo:

u = u l + x u l v

Em que x = q u a l i d a d e . Porém, não temos esse valor. Sendo assim devemos calcular fazendo:

x = v - v l v l v = 0,05 - 0,0007362 0,14729 - 0,0007362 = 0,3361

Como temos a qualidade, podemos encontrar u substituindo na equação:

u = 25,39 + 0,3361 × 193,25 = 90,42 k J k g

Assim, como nos deu a massa para encontrar a energia interna total basta fazer:

U = m u = 10 k g × 90,42 k J k g = 904,2   k J

Passo 3

Letra (c)

A massa de liquído pode ser calculada por:

m l = x l × m t = 1 - x × m t = 1 - 0,3361 × 10 = 6,639   k g

Para encontrar o volume total de líquido, basta fazermos:

V l = m l v l = 6,639   k g × 0,0007362 m 3 k g = 0,00489   m 3

Resposta

  1. P = 132,82   K P a
  2. U = 904,2   k J
  3. V l = 0,00489   m 3
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