Enunciado
Termodinâmica - Çengel - Termodinâmica - Ed: 7º - Capítulo 5.Problemas - Ex. 134
A aleta de liberação de ar em um balão de ar quente é utilizada para liberar o ar quente do balão quando apropriado. Em um balão de ar quente, a abertura de liberação de ar tem uma área de , e a abertura de enchimento tem uma área de . Durante uma manobra de voo de dois minutos – a qual ocorre adiabaticamente –, ar quente entra no balão a e , a uma velocidade de ; o ar no balão permanece em e , e ar sai do balão pela aleta de liberação de ar na velocidade de No início dessa manobra, o volume do balão é de . Determine o volume final do balão e o trabalho produzido pelo ar em seu interior na medida em que o balão se expande.
Passo 1
Hey hey, vamo lá! Um balão de ar quente é considerado. O volume final do balão e o trabalho produzido pelo ar dentro do balão à medida que este expande a pele do balão devem ser determinados.
Passo 2
O volume específico do ar na entrada e na saída, e no balão, é
O fluxo de massa na entrada é então
Enquanto que na saída é,
Passo 3
O volume no balão muda em seguida pela quantidade:
E o volume final do balão é:
A fim de empurrar o limite do balão contra a atmosfera circundante, a quantidade de trabalho que deve ser feita é
