Considere o escoamento subsônico de Rayleigh do ar com um número de Mach de . Agora o calor é transferido para o fluido e o número de Mach aumenta para . A temperatura do fluido aumenta, diminui ou permanece constante durante esse processo. E a temperatura de estagnação ?

O problema quer duas informações: primeiro, ele quer saber o que acontece com a temperatura do gás, quando ele é aquecido. Depois, ele quer saber o que acontece com a temperatura de estagnação do gás, quando ele é aquecido. Essa questão é mostrada pela fiura abaixo. O estado 1 é o estado do gás antes do aquecimento. O estado 2 é o estado do gás depois do aquecimento. Logo, queremos saber se e aumentam, diminuem e não variam.

e são os números de Mach antes do aquecimento e depois do aquecimento respectivamente. Os dois valores são fornecidos pelo próprio enunciado.

Para estudar escoamento de Rayleigh e descobrir o efeito do aquecimento sobre , usamos um gráfico T-s (temperatura versus entropia) como mostrado abaixo. A curva do gráfico T-s é chamada de linha de Rayleigh.

O ponto “a” da linha de Rayleigh é o ponto de maior entropia e o ponto “b” é o ponto de maior temperatura . é a razão de calores específicos do gás . Para o ar vale . O número de Mach do ponto “a” vale e o número de Mach do ponto “b” é calculado pela equação mostrada no gráfico. Para o ar vale:

Resumindo, no próximo passo vamos entender o que ocorre com , quando o gás recebe calor, usando o gráfico acima. Por fim, no passo 3, explicaremos o efeito do aquecimento em através da equação de conservação de energia do escoamento de Rayleigh.

onde é a quantidade de calor que de gás recebe através do duto. é positivo, quando o gás recebe calor e negativo, quando o gás libera calor .