21 - Nitrogênio entra em um trocador de calor em regime permanente a , e , e recebe calor a uma taxa de à medida que escoa através dele. O nitrogênio sai do trocador de calor a com uma velocidade de . Determine o número de Mach do nitrogênio na entrada e na saída do trocador de calor.

Consultando a tabela A-2 do livro, podemos tirar o valor de para a temperatura de entrada do Nitrogênio, ou seja, a : ; e o de através da tabela A-1: . Na temperatura de (na entrada do bucal) a velocidade do som na entrada é de...

O número de March na entrada, visto que a velocidade do Nitrogênio é de é de...

Ora bolas, precisamos calcular a velocidade do ar na saída para depois encontrar o número de Mach dele:

Onde aqui indica saída.

Só que diferente da temperatura de entrada, que foi dada no enunciado, a temperatura de saída não foi . Ao invés disso, foi nos informado que o Nitrogênio troca calor com o ambiente e recebe . Ora! Como o Nitrogênio é um fluido compressível, podemos usar o fato de que a energia se conserva! Então, de acordo com a teoria...

A Energia de entrada é , já a energia de saída deve ser pela teoria...

Substituindo-se os valores onde aqui é o calor específico do Nitrogênio a temperatura ambiente (também é tabelado e se encontra na tabela A-2: )...

Isolando-se ...

Então será...

Onde é a constante da relação entre os calores específicos para o Nitrogênio nessa temperatura...

Então o número de Mach na saída será...