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Enunciado

FenTrans, MecFlu, TransCal e TransMassa - Fox - Mecânica dos Fluidos- Ed: 8º - Capítulo 12.Problemas - Ex. 23

Calcule a velocidade do som a 20°C no (a) hidrogênio, (b) hélio, (c) metano, (d) nitrogênio e (e) dióxido de carbono.

Passo 1

Vamos lá!

Queremos calcular a velocidade do som a 20 ℃ para diversos gases, para isso a gente vai usar essa fórmulinha aqui:

c = k R T

k é a razão de calores específicos e R é a costante específica dos gases ideais, para achar eles a gente vai consultar a tabela A - 6 no final do livro!

A temperatura precisa estar em Kelvin, então a gente pode calcular rapidinho fazendo:

T ( K ) = T ℃ + 273

T K = 20 + 273 = 293   K

Então bora colocar a mão na massa!

Passo 2

Começando por:

  1. Hidrogênio:

    2. Da tabela A - 6 , temos:

    R H 2 = 4124 J k g   K

    k H 2 = 1,41

    Calculando:

    c H 2 = 1,4 × 4124 × 293 = 1300 m s

    Passo 3

  2. Hélio:

    3. R H e = 2077 J k g   K

    k H e = 1,66

    Calculando:

    c H e = 1 , 66 × 2077 × 293 = 1 005 m s

    Passo 4

  3. Metano:

    4. R C H 4 = 518,3   J k g   K

    k C H 4 = 1,31

    Calculando:

    c C H 4 = 1 , 31 × 518,3 × 293 =   446 m s

    Passo 5

  4. Nitrogênio:

    5. R N 2 = 296,8   J k g   K

    k N 2 = 1,4

    Calculando:

    c N 2 = 1,31 × 518,3 × 293 =   446 m s

    Passo 6

  5. Dióxido de carbono:

R C O 2 = 188,9   J k g   K

k C O 2 = 1 , 29

Calculando:

c C H 4 = 1 , 29 × 188,9 × 293 =   267 , m s

Resposta

(a) c H 2 = 1300 m s

(b) c H 2 = 1300 m s

(c) c C H 4 =   446 m s

(d) c N 2 =   446 m s

(e)   c C H 4 =   267 , m s

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