Um arranjo pistão/cilindro com mola contém R-134a a 20°C, 24% de qualidade e volume de 50 L. A configuração é aquecida e, portanto, se expande, mov...

Para determinar a pressão final e o trabalho realizado no processo, precisamos utilizar a equação do trabalho para um processo de expansão isotérmica de um gás ideal: W = P * ΔV Onde: W é o trabalho realizado P é a pressão ΔV é a variação de volume Primeiro, vamos determinar a pressão final utilizando a equação do gás ideal: PV = nRT Onde: P é a pressão V é o volume n é o número de mols R é a constante dos gases ideais T é a temperatura Dado que a temperatura final é de 130°C, precisamos convertê-la para Kelvin: T = 130 + 273 = 403 K Agora, vamos determinar o número de mols utilizando a qualidade do R-134a: x = 24% = 0,24 A qualidade (x) é definida como a razão entre a massa do vapor e a massa total. Podemos calcular a massa do vapor e a massa do líquido utilizando a fórmula: m_vapor = x * m_total m_líquido = (1 - x) * m_total Dado que a massa total é desconhecida, podemos considerar uma massa de referência, como 1 kg. Portanto: m_vapor = 0,24 * 1 kg = 0,24 kg m_líquido = (1 - 0,24) * 1 kg = 0,76 kg Agora, podemos determinar o número de mols utilizando as massas molares do R-134a: MM_vapor = 102,03 g/mol MM_líquido = 102,03 g/mol n_vapor = m_vapor / MM_vapor n_líquido = m_líquido / MM_líquido Agora, podemos calcular a pressão final: P_final = (n_vapor + n_líquido) * R * T / V Substituindo os valores conhecidos: P_final = (n_vapor + n_líquido) * R * T / V P_final = (n_vapor + n_líquido) * 8,314 J/(mol·K) * 403 K / 50 L Agora, podemos calcular o trabalho realizado utilizando a equação do trabalho: W = P_final * ΔV Onde ΔV é a variação de volume, que é igual ao volume final menos o volume inicial: ΔV = V_final - V_inicial Substituindo os valores conhecidos: W = P_final * ΔV W = P_final * (V_final - V_inicial) Lembrando que o volume final é desconhecido, mas sabemos que quando a última gota de líquido desaparece, a temperatura é de 40°C. Podemos utilizar a equação do gás ideal para determinar o volume final: P * V = n * R * T Substituindo os valores conhecidos: P * V_final = (n_vapor + n_líquido) * R * T_final V_final = (n_vapor + n_líquido) * R * T_final / P Agora, podemos substituir o valor de V_final na equação do trabalho: W = P_final * (V_final - V_inicial) W = P_final * ((n_vapor + n_líquido) * R * T_final / P - V_inicial) Realizando os cálculos, você poderá encontrar o valor do trabalho realizado no processo.