Enunciado

Gás nitrogênio escoa para dentro de um bocal convergente a 200   K P a   e   400   K e a uma velocidade muito baixa. O gás escoa para fora do bocal a 100   K P a   e   330   K . Se o bocal possui isolamento térmico, determine a velocidade de saída.

Passo 1

Saudações Galerinha, tudo bem?

Vamos juntos resolver mais um Exercício!

Antes de começar sabemos que o bocal está isolado, então nosso fluxo de calor de saída e entrada é estacionário. Logo o processo é adiabático tranquilo?

Beleza vamos continuar então!

Vamos só relembrar a equação da energia aplicando a primeira lei da termodinâmica:

h 1 +   0 = h 2 +   1 2 V ² 2                         ( 1 )

Isolando V ² 2 , teremos que:

2 ( h 1 -   h 2 ) = V 2 2                       ( 2 )

Bom esse é um passo crucial por que sabemos que no processo adiabático podemos afirmar que:

( h 1 -   h 2 ) ≅   C (   T 2 - T 1 )

Sabendo que a capacidade de calor para o nitrogênio é 1046,7   J / ( k g . K ) (consultar da tabela A . 1.2 )

Encontraremos:

  C (   T 2 -   T 1 )   =   1046,7   x   (   400   –   330   )

C (   T 2 -   T 1 )   =   1046,7   x   ( 70 )

C   T 2 -   T 1 =   73269   J / K g

Ei! Tranquilo até aí? Quase acabando fica comigo!

Aplicando essa informação da equação ( 2 ) vamos obter:

V 2 2   = ( h 1 -   h 2 ) ≅   C (   T 2 - T 1 )

V 2 2 =   2 C (   T 2 - T 1 )

V 2 2 =   2   x   73269  

V 2 2 =   146538

V 2 =   146538

V 2 =   382,80   m / s

Oba! acabamos por aqui te vejo na próxima questão.

Resposta

V 2 =   382,80   m / s