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Caro(a) estudante, sabemos que a entalpia e a energia interna de qualquer substância são propriedades que dependem dos estados em que o fluido se encontra para valores específicos de temperatura e pressão. Com isso, para avaliar propriedades de uma substância líquida, frequentemente podemos utilizar um método especial, que consiste em uma aproximação bem definida utilizando dados de líquido saturado, por exemplo. A equação do balanço de energia em sistemas fechados permite analisar o comportamento do sistema ao construir esboços de seus diagramas p-v ou T-v, utilizados em conjunto com as tabelas próprias para a substância de modo a obter os dados de propriedades desejados.
Imagine que um tanque de volume contenha uma mistura líquido-vapor de refrigerante R-134a a uma pressão de 10 bar. Considere que a massa do líquido saturado no tanque é igual a 30 kg e o título igual a 40%. Utilizando as tabelas de propriedades termodinâmicas, determine o volume do tanque, em m³, e a fração do volume total ocupado pelo vapor saturado.
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Estudo Através de Questões

há 5 horas

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há 5 horas

Para resolver essa questão, vamos seguir os passos necessários: 1. Identificar as propriedades do R-134a: Precisamos consultar as tabelas de propriedades do R-134a para a pressão de 10 bar (ou 1 MPa) e encontrar as propriedades do líquido saturado e do vapor saturado. 2. Encontrar as propriedades: - A partir das tabelas, para 10 bar, encontramos: - \( v_f \) (volume específico do líquido saturado) - \( v_g \) (volume específico do vapor saturado) 3. Cálculo do volume total do tanque: - A massa total do refrigerante no tanque é a soma da massa do líquido e do vapor. A massa do líquido é dada como 30 kg e o título (qualidade) é 40%, o que significa que 40% da massa total é vapor. - Portanto, a massa do vapor \( m_v \) pode ser calculada como: \[ m_v = \frac{40}{100} \times m_{total} \] - A massa total \( m_{total} \) é a soma da massa do líquido e do vapor: \[ m_{total} = m_l + m_v = 30 \, \text{kg} + m_v \] 4. Cálculo do volume do tanque: - O volume total \( V_{total} \) do tanque pode ser calculado usando a fórmula: \[ V_{total} = m_{total} \times v_{mix} \] - Onde \( v_{mix} \) é o volume específico da mistura, que pode ser calculado como: \[ v_{mix} = (1 - x) \cdot v_f + x \cdot v_g \] - Aqui, \( x \) é o título (0,4) e \( (1 - x) \) é a fração do líquido. 5. Cálculo da fração do volume ocupado pelo vapor saturado: - O volume ocupado pelo vapor \( V_v \) é dado por: \[ V_v = m_v \cdot v_g \] - A fração do volume total ocupado pelo vapor é: \[ \text{Fração do vapor} = \frac{V_v}{V_{total}} \] Agora, você pode substituir os valores encontrados nas tabelas de propriedades do R-134a e realizar os cálculos para obter o volume do tanque e a fração do volume ocupado pelo vapor saturado. Se precisar de mais ajuda com os cálculos, é só avisar!

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