Enunciado
Termodinâmica - Moran e Shapiro - Princípios de Termodinâmica para Engenharia- Ed: 7º - Capítulo 7.Problemas - Ex. 144
Nitrogênio () entra em um bocal operando em regime permanente a 0,2 Mpa, 550 K e com uma velocidade de 1 m/s, sendo submetido a uma expansão politrópica com n = 1,3 até 0,15 MPa. Utilizando o modelo de gás ideal com k = 1,4, e desprezando os efeitos da energia potencial, determine (a) a velocidade de saída, em m/s e (b) a taxa de transferência de calor, em kJ por kg de gás em escoamento.
Passo 1
Faaaaaaala pessoa!!! Tudo certinho? Vamos fazer junto mais um problema?
Vamos começar organizando organizando algumas hipóteses para prosseguirmos com os cálculos:
1 – O processo é politrópico.
2 – O processo ocorre em regime permanente.
3 – O nitrogênio é tratado como gás ideal.
4 – O efeito da energia potencial pode ser desprezado.
Vamos organizar também os dados fornecidos!
Agora vamos para os cálculos!
Passo 2
Vamos começar relembrando que o nosso processo é politrópico, ou seja, internamente reversível, está em regime permanente e é regido pela relação ! Ou seja, em um processo politrópico de um gás ideal podemos usar a seguinte relação:
Substituindo pelos dados:
Show! Agora que já temos essa temperatura vamos utilizar a formula do trabalho para acharmos a velocidade!
Passo 3
Temos que a formula do trabalho interno em um processo reversível é:
Como processo é politrópico de um gás ideal, em regime permanente e temos que a energia potencial é desprezível:
Podemos substituir tudo para acharmos a velocidade final, não é? Mão na massa então!
Tranquilo né? Vamos continuar para achar o calor!
Passo 4
Bora fazer o balanço energético!!!
Mas lembra que o trabalho é nulo?
Colocando o calor por unidade de massa em evidência temos:
Mas quem são os e ?? Vamos consultar a tabela A-23 para o monóxido de carbono à 550K para e 515 K para !!!
Agora é só substituir os dados! Moleza!
Por aqui nós terminamos! Tranquilo né? Vamos para a próxima?
Resposta
a)
b)