138 – Ar entra em um tubo de 12   m de comprimento, 7 cm de diâmetro, a 50   ℃ a uma taxa de 0,06   K g / s . O ar é resfriado à taxa média de 400   W / m 2 de superfície do tubo. A temperatura do ar na saída do tubo é

  1. 4,3   ℃
  2. 17,5   ℃
  3. 32,5   ℃
  4. 43,4   ℃
  5. 45,8   ℃

Passo 1

Antes de começar, temos que lembrar da área de um tubo,

A t u b o = π D L

Precisamos também do calor específico do ar, que pode ser encontrado em qualquer tabela.

c p , a r = 1007 J K g ⋅ K

Passo 2

Do balanço de calor, temos que

Q = ∆ U

Q = m c p ∆ T

Q = q A ∴ q A = m c p ∆ T

Como queremos a temperatura de saída, precisamos colocar a equação em função da variação de temperatura.

∆ T = q π D L m c p

Substituindo os valores fornecidos no enunciado, temos

∆ T = 400 × π × 0,07 × 12 0,06 × 1007

Obs.: Repare que tivemos que transformar cm para m.

∆ T = 17,47   ℃

Passo 3

Sabemos que,

∆ T = T 1 - T 2

17,47 = 50 - T 2

T 2 = 32,53   ℃

Assim, a temperatura final é T = 32,53   ℃ .

 Portanto, a resposta correta é a opção ( c ).

Resposta

c)   32,53   ℃ .

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