Que diferença de pressão é necessária para fazer ar a
e 1 atm fluir através da canalização do exercício 2 com a mesma velocidade?
Passo 1
Então, a gente tem aqui um problema onde precisamos descobrir a diferença de pressão necessária para fazer o ar, que está a 20°C e 1 atm, fluir através de uma canalização com uma certa velocidade. A gente vai tratar disso usando conceitos de mecânica dos fluidos, especialmente relacionados à viscosidade e ao fluxo em tubos. Para resolver, vamos precisar das propriedades do ar (como a viscosidade que já foi dada: μ_ar = 0,018 cp) e das características da canalização que foram mencionadas no exercício 2.
Passo 2
Primeiro, vamos lembrar que para calcular a diferença de pressão necessária para manter um fluxo constante em um tubo, usamos a Lei de Hagen-Poiseuille. Essa lei nos diz como a viscosidade do fluido, o comprimento e o diâmetro do tubo, além da velocidade do fluxo, influenciam na diferença de pressão.
A fórmula da Lei de Hagen-Poiseuille é:
Onde:
-
é a diferença de pressão, -
é a viscosidade do fluido, -
é o comprimento do tubo, -
é a velocidade do fluido, -
é o raio interno do tubo.
Passo 3
Agora, precisamos identificar e substituir os valores que temos nessa fórmula. Porém, o exercício menciona “canalização do exercício 2”, então vamos supor que o comprimento
e o raio
já estão definidos lá. Como o enunciado pede para manter a mesma velocidade, podemos usar o valor
da situação anterior.
Então, substituímos os valores conhecidos na fórmula. Lembrando que a viscosidade
está em centipoise (cp), mas a unidade padrão no SI é Pascal segundo (Pa·s). Sabemos que:
Portanto,
Passo 4
Substituindo todos os valores na fórmula, temos:
Agora, se o exercício 2 forneceu os valores de
,
e
, substituímos esses números para calcular
. Infelizmente, como não temos esses valores aqui, vamos deixar a fórmula pronta para ser usada com os dados específicos.
Passo 5
Caso você tenha os valores de
,
e
do exercício 2, basta inserir na fórmula acima e calcular
. Lembre-se sempre de conferir as unidades para que tudo esteja consistente, preferencialmente no Sistema Internacional (SI).
Resposta
A diferença de pressão necessária para fazer o ar fluir conforme descrito é dada pela fórmula:
Basta substituir os valores de
,
e
fornecidos no exercício 2 para obter o valor final de
.
Exercícios relacionados
Mostre que o perfil de velocidades em um tubo circular de diâmetro D é parabólico. Liste as hipóteses envolvidas, questionando suas pertinências.
Sabendo que o raio de Stokes da albumina humana, a proteína predominante no sangue, é aproximadamente
, estime o seu coeficiente de difusão em água (
) a
. Dado:
.
Um tanque cilíndrico tem uma área de seção transversal igual a
e é cheio com água até a profundidade de
. Uma válvula é aberta no fundo do tanque. A vazão da água que sai do tanque diminui a medida que a altura do líquido no tanque diminui, de acordo com a fórmula:
, onde w é a vazão em
min e z é a altura em m . Quanto tempo irá demorar para que a altura do tanque atinja o nível de
?
Utilizando a equação de Wilke-Chang, estime a difusividade em líquidos dos seguintes solutos, os quais são transferidos em soluções diluídas:
tetracolreto de carbono em benzeno a ;
tetracolreto de carbono em benzeno a