Em uma unidade industrial, água a e é bombeado, atingindo a pressão de 800 kPa . Considere que a bomba é ideal, determine o trabalho específico de bombeamento e a entalpia da água na sua saída. Resp.

Passo 1

Beleza, vamos resolver esse exercício juntos! A gente tem água a e sendo bombeada até uma pressão de numa unidade industrial. Nosso objetivo é encontrar o trabalho específico de bombeamento ( ) e a entalpia da água na saída ( ). Para isso, vamos precisar entender um pouco sobre termodinâmica, especificamente sobre propriedades da água e processos de bombeamento.

Passo 2

Primeiro, vamos identificar que a bomba é ideal, ou seja, não há perdas de energia por atrito ou outras irreversibilidades. Em processos isentrópicos (onde a entropia permanece constante), o trabalho específico da bomba pode ser calculado usando a fórmula:
Aqui, é o volume específico da água e é a variação de pressão que a bomba impõe na água.

Passo 3

Precisamos encontrar o volume específico ( ) da água a e . Sabemos que a água em condições líquidas tem um volume específico aproximadamente constante. Consultando uma tabela de propriedades da água, o volume específico é aproximadamente:

Passo 4

Agora, vamos calcular a variação de pressão ( ) que a bomba realiza:
Convertendo para Pascais ( ):

Passo 5

Com o e em mãos, podemos calcular o trabalho específico da bomba ( ):
Arredondando para três algarismos significativos:

Passo 6

Agora, vamos determinar a entalpia da água na saída da bomba ( ). Em uma bomba ideal, a variação de entalpia ( ) é igual ao trabalho específico da bomba:
Onde é a entalpia inicial da água a . Consultando a tabela de propriedades da água, encontramos:
Então:
Arredondando:

Resposta

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temperatura de , e . Calcule: (a) a espessura da camada limite no fim do casco; (b) a potência necessária para vencer as forças de atrito. (Nota: em primeira aproximação considere que pode modelar o casco como duas placas planas lisas). Resp.: ; potência .
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