Se a vazão da água é
e a conversão de energia cinética em elétrica tem uma eficiência de
, qual é a velocidade média (
) da água? Para onde vai o restante da energia?
Passo 1
Beleza, vamos lá! O exercício fala sobre a vazão de água, que é a quantidade de água que passa por um ponto por segundo, e a eficiência de converter essa energia cinética em energia elétrica. Vamos usar conceitos de energia cinética e eficiência energética para resolver isso. Precisamos encontrar a velocidade média da água e entender para onde vai a energia que não foi convertida.
Passo 2
Primeiro, vamos lembrar da fórmula da energia cinética. A energia cinética (
) de um objeto é dada por:
Onde:
-
é a massa; -
é a velocidade.
Como estamos lidando com a vazão de água, que é a massa por segundo (
), a potência associada à energia cinética da água é:
Passo 3
Sabemos que a eficiência (
) de conversão de energia cinética em elétrica é de 50%, ou seja,
. Isso significa que apenas metade da energia cinética da água é convertida em energia elétrica. Então, a potência elétrica gerada (
) é:
Passo 4
Vamos reorganizar a equação para encontrar a velocidade
. Primeiro, isolemos
:
Passo 5
Porém, o problema não nos dá diretamente a potência elétrica. Mas sabemos que a eficiência é de 50%, então podemos expressar a potência elétrica em termos da potência total:
Como queremos encontrar
, vamos reorganizar a fórmula:
Mas ainda precisamos de mais informações para resolver numericamente. Parece que precisamos assumir ou receber mais dados sobre a potência elétrica gerada.
Passo 6
Como não temos a potência elétrica, vamos reavaliar. Talvez o exercício quer apenas relacionar a velocidade com a eficiência e a vazão. Então, podemos rearranjar a fórmula original para expressar
em termos de
e
.
Resposta
A velocidade média da água é dada por:
Como o exercício não fornece o valor de
, a velocidade depende da potência elétrica gerada. Quanto ao restante da energia, que não foi convertida em elétrica, ela é dissipada principalmente em forma de calor, som e perdas mecânicas no sistema.
Exercícios relacionados
Água líquida, a
e
, onde a sua energia interna é de
e um volume específico de
, determine:
a) Qual é a sua entalpia?
b) A água é levada ao estado vapor a e
, onde a sua energia interna é de
, e volume específico de
, qual
e
para esse processo?
a) Qual é a sua entalpia?
b) A água é levada ao estado vapor a
U mol de gás, em um sistema fechado, passa por um ciclo termodinâmico de quatro etapas. Utilize os dados fornecidos na tabela a seguir para determinar os valores numéricos para as grandezas que faltam (?):
Etapas |
|
|
|
---|---|---|---|
12 | -200 |
|
-6000 |
23 |
|
-3800 |
|
34 |
|
-800 | 300 |
41 | 4700 |
|
|
12341 |
|
|
-1400 |
Um gerador elétrico acoplado a uma cachoeira produz uma potência elétrica média de
. A potência é usada para carregar uma bateria. A transferência de calor a partir da bateria ocorre a uma taxa de
.
a) Determine a quantidade de energia em kJ armazenada na bateria em de operação.
b) Se a vazão da água é e a conversão de energia cinética em elétrica tem uma eficiência de
, qual é a velocidade média (
) da água? Para onde vai o restante da energia?
a) Determine a quantidade de energia em kJ armazenada na bateria em
b) Se a vazão da água é
Classifique a ligação nos seguintes compostos como predominantemente covalente ou iônica:
.