Enunciado

FenTrans, MecFlu, TransCal e TransMassa - Çengel - Mecânica dos Fluidos- Ed: 1º - Capítulo 12.Problemas - Ex. 71

As relações isentrópicas dos gases ideais se aplicarão aos escoamentos através de (a) ondas de choque normais, (b) ondas de choque oblíquas e (c) ondas de expansão de Prandtl-Mcyer?

Passo 1

Para responder essa pergunta é legal a gente relembrar lá da segunda lei da termodinâmica que diz que a entropia de um sistema isolado sempre aumenta em processos irrevesríveis e se mantém constante.

Então o que faremos aqui é, avaliar cada caso e ver se o escoamento é reversível ou não, se ele for reversível as relações isentrópicas se aplicam, caso contrário não!

Começando pela onda de choque normal! No escoamento através de uma onda de choque normal acontecem diversas variações abruptas de pressão, temperatura e velocidade, então esse fenômeno é um fenômeno irrevesível e neste a variação de entropia não vai ser constante! As relações isentrópicas não são válidas aqui!

A mesma coisa acontece com as ondas de choque oblíquas, então as relações isentrópicas também não valem.

Diferente das ondas de choque a onda de expansão não é um fenômeno abrupto! O que acontece nas ondas de expansão de Prandtl-Meyer é uma mudança gradual no ângulo do escoamento de forma infinitesimal, o que faz esse escoamento ser um fenômeno reversível e então isêntrópico!

Resposta

As relações isentrópicas não se aplicam nas ondas de choque normais e oblíquoas, se aplicando apenas nas ondas de expansão de Prandtl-Meyer.

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