Enunciado
FenTrans, MecFlu, TransCal e TransMassa - Fox - Mecânica dos Fluidos- Ed: 8º - Capítulo 4.Problemas - Ex. 57
Com o passar do tempo, o ar escapa dos pneus de alta pressão de uma bicicleta por migração através dos poros da borracha. É regra corrente dizer que um pneu perde pressão a uma taxa de “”. A taxa real de perda de pressão não é constante; o que ocorre é que a taxa de perda de massa de ar instantânea é proporcional à massa específica a à pressão manométrica do ar no pneu, . Como a taxa de vazamento é baixa, o ar no pneu é aproximadamente isotérmico. Considere um pneu que está inicialmente inflado com (manométrica). Considere que a taxa inicial de perda de pressão seja de por dia. Estime o tempo necessário para que a queda de pressão atinja . Quão preciso é no período de 30 dias?
Passo 1
Equação da Conservação de Massa:
Considerações:
- Fluxo Uniforme;
- Gás Ideal;
- Escoamento Isotérmico;
- .
Passo 2
Fazendo as considerações do Passo 1, temos:
A equação dos gases ideais é dada por:
Então, temos:
Passo 3
Quando , temos que e :
Sendo:
Substituindo obtido na equação do Passo 2, temos:
Isolando os termos:
Integrando:
Aplicando as propriedades de e fazendo :
Passo 4
Calculando :
Sendo:
;
;
.
Temos:
Passo 5
Estimando o tempo necessário para que a queda de pressão atinja
Passo 6
Quão preciso é no período de 30 dias?
Pela equação, temos:
Pela taxa dada, temos:
Não temos uma boa precisão em para um período de 30 dias.
Resposta
Não temos uma boa precisão em para um período de 30 dias.