Enunciado
FenTrans, MecFlu, TransCal e TransMassa - Çengel - Mecânica dos Fluidos- Ed: 1º - Capítulo 3.Problemas - Ex. 110
Um bule de chá com infusor na parte superior é usado para fazer chá, como mostra a Figura . O infusor pode impedir parcialmente que o vapor escape, fazendo com que a pressão no bule suba e ocorra um transbordamento do tubo de serviço, Desprezando a expansão térmica e a variação na quantidade de água do tubo de serviço com a relação à quantidade de água do bule, determine o peso máximo da água fria que não causaria um transbordamento a pressões manométricas de até para o vapor.
Passo 1
Temos que calcular o peso máximo de água que podemos depositar no nosso bule, sem que ocorra o transbordamento pelo tubo de serviço.
Assumindo que a água é incompressível, expansão térmica e a quantidade no tubo de serviço serão desconsiderados e a temperatura da água fria será de .
Temos algumas propriedades a assumir que a densidade da água a , .
Passo 2
Utilizando as considerações anteriores, primeiramente temos que determinar a altura total da coluna de água que podemos ter, seria , este que pode ser determinado por trigonometria.
Temos o seguinte, triangulo retângulo:
Tendo nosso .
Após isto, para determinarmos a coluna de água máxima que podemos colocar seria o seguinte:
Passo 3
Temos e agora vamos determinar , variação está que é dada a partir da pressão manométrica no bule, após isto poderemos calcular o volume máximo de água e com o volume máximo utilizando a formula da densidade da água poderemos determinar a quantidade de peso máximo.
Passo 4
Agora que temos as colunas que faltavam, para podermos determinar q coluna máxima de e água que pode ser despejada no bule.
Calculando o volume:
Temos que a massa para este volume seria:
E o peso para esta massa seria:
Bem pessoal, creio que está seria uma saída para resolução do problema, mas o enunciado do livro não nos deu informações suficientes para resolver o problema, caso ele desejasse e peso de água máximo para que não transbordasse o bule.
Resposta
Coluna máxima de água que pode ser despejada no bule seria de: