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Enunciado

FenTrans, MecFlu, TransCal e TransMassa - Frank White - Mecânica dos Fluidos- Ed: 8º - Capítulo 9.Problemas - Ex. 4

Consider steady adiabatic airfl ow in a duct. At section B,

the pressure is 600 kPa and the temperature is 1778C. At

section D, the density is 1.13 kg/m3 and the temperature is

1568C. (a) Find the entropy change, if any. (b) Which way

is the air flowing?

Passo 1

Saaaalve, tranquilo? Vamos lá resolver mais uma questão juntos?! 😊

Calcule a densidade.

ρ B = P B R T B

Aqui, P B é a pressão na seção B , R constante universal do gás, e é a T B temperatura na seção B .

ρ B   = 600000 287 × 450   = 4.65   k g / m 3

Calcule a pressão na seção D .

P D = ρ D R T D

Aqui, ρ D é a densidade na seção D , e T D é a temperatura na seção D

P D   = 1.13 × 287 × 429   = 139 k P a

Passo 2

a) Calcule a mudança de entropia. Escreva a equação.

s D - s B = c p l n ⁡ T D T B - R l n ⁡ P D P B

Aqui, c p é o calor específico a pressão constante.

s D - s B   = 1005 × l n ⁡ 429 450 - 287 × l n ⁡ 139 600   = - 48 - ( - 420 )   = 372   J / k g ⋅ K

Assim, a mudança de entropia é 372   J / k g . K .

Passo 3

b) Descubra para que lado o ar está fluindo. Como a entropia aumenta de seção B para a seção D , o fluxo adiabático é de B para D .

Assim, o ar está fluindo de B para D .

Resposta

a) s D - s B = 372   J / k g ⋅ K

b) o ar está fluindo de B para D