Considere água líquida pressurizada escoando com uma vazão em um tubo circular de diâmetro e comprimento .
a) Se a água entrar no tubo a Tm ,ent= 500 K e a temperatura superficial do tubo for 510K, determine a temperatura de saída da água, Tm, sai.

Passo 1

Beleza, vamos dar uma olhada no que a pergunta está pedindo. Temos água líquida passando por um tubo circular com um determinado diâmetro e comprimento, e queremos descobrir qual será a temperatura da água na saída desse tubo. Para resolver isso, vamos precisar entender um pouco sobre transferência de calor e como a água recebe calor do tubo enquanto flui por ele.

Passo 2

Primeiro, vamos identificar as informações que temos:
  • Vazão de água,
  • Diâmetro do tubo,
  • Comprimento do tubo,
  • Temperatura de entrada da água,
  • Temperatura superficial do tubo,
Vamos precisar também da capacidade térmica específica da água, . Para água líquida, .

Passo 3

A ideia aqui é que o tubo está mais quente do que a água que entra nele. Então, o tubo vai transferir calor para a água, aumentando sua temperatura até a saída. A quantidade de calor transferido, , pode ser calculada usando a fórmula da energia térmica:
Onde é a diferença de temperatura que a água vai sofrer ao passar pelo tubo.

Passo 4

Primeiro, precisamos encontrar a quantidade de calor que será transferida do tubo para a água. Para isso, assumimos que toda a diferença de temperatura entre o tubo e a água contribui para o aquecimento da água. A diferença de temperatura inicial é:
Então, o calor transferido é:

Passo 5

Agora que sabemos quanto calor está sendo transferido para a água, podemos encontrar a temperatura de saída da água, . Rearranjamos a equação de energia para resolver :
Então,

Resposta

A temperatura de saída da água é .

Exercícios relacionados

Um tubo liso horizontal, de 75 mm de diâmetro, transporta água . Quando a vazão é s, a queda de pressão medida é por 100 m de tubo. Baseado nestas medidas, qual é o fator de atrito? Qual é o número de Reynolds? Este número de Reynolds normalmente indica escoamento turbulento ou laminar? Afinal, o escoamento é realmente turbulento ou laminar?
Água é bombeada através de um tubo comercial de aço carbono, de 230 mm de diâmetro, por uma distância de 6400 m , desde a descarga da bomba (Ponto 1) até um reservatório aberto para a atmosfera. O nível da água no reservatório está 15 m acima da descarga da bomba, e a velocidade média da água no tubo é . Calcule a pressão na descarga da bomba.
Suponha que uma carga elétrica de seja lançada em um campo magnético uniforme de 8 T . Sendo de o ângulo formado entre v e B , determine a força magnética que atua sobre a carga supondo que a mesma foi lançada com velocidade igual a .
Equação:
Considere um escoamento incompressível em um duto circular. Deduza expressões gerais para o número de Reynolds em termos de (a) vazão volumétrica e diâmetro do tubo (b) vazão mássica e diâmetro do tubo. O número de Reynolds é 2000 em uma seção na qual o diâmetro do tubo é 8 mm . Encontre o número de Reynolds para a mesma vazão em uma seção na qual o diâmetro do tubo é 5 mm .