Questão 4.16 Na Figura a seguir é mostrada uma máquina que admite ar na Seção 1 e descarrega ar nas Seções 2 e 3. As propriedades em cada seção sã...

Para resolver essa questão, precisamos utilizar os conceitos de trabalho, entalpia e calor transferido. Vamos lá: a) Para determinar a pressão p3 em lbf/in2, precisamos utilizar a equação de Bernoulli, que relaciona a pressão, a velocidade e a altura em um fluido em movimento. No caso da máquina mostrada na figura, podemos considerar que a velocidade do ar é desprezível e que a altura é constante. Portanto, podemos simplificar a equação de Bernoulli para: p1 + (1/2)ρv1^2 + ρgh1 = p3 + (1/2)ρv3^2 + ρgh3 Como a velocidade é desprezível e a altura é constante, podemos eliminar esses termos da equação. Assim, temos: p1 = p3 Portanto, a pressão p3 é igual à pressão na Seção 1, que não foi fornecida na descrição da questão. Sendo assim, não é possível determinar o valor exato de p3. b) Para determinar o calor transferido durante o processo em BTU/s, podemos utilizar a primeira lei da termodinâmica, que relaciona o trabalho, o calor e a variação de energia interna de um sistema. A primeira lei da termodinâmica pode ser escrita como: Q = W + ΔU Onde Q é o calor transferido, W é o trabalho fornecido à máquina e ΔU é a variação de energia interna. Sabemos que o trabalho fornecido à máquina é de 100 hp, que pode ser convertido para lbf ft/s multiplicando por 550: W = 100 hp * 550 (lbf ft)/s = 55000 lbf ft/s Além disso, podemos utilizar a relação entre trabalho e entalpia para determinar o calor transferido: Q = ΔH Sabemos que a entalpia é dada por h = cpT + constante, onde cp é a capacidade calorífica a pressão constante e T é a temperatura em Rankine. Portanto, podemos calcular a variação de entalpia entre as Seções 1 e 3: ΔH = cp(T3 - T1) Substituindo os valores fornecidos na questão, temos: ΔH = 6003 ft lbf/(slug Rankine) * (T3 - T1) No entanto, a temperatura T1 não foi fornecida na descrição da questão, então não é possível determinar o valor exato do calor transferido. Portanto, a resposta para a questão é que não é possível determinar os valores exatos da pressão p3 e do calor transferido sem as informações adicionais sobre a pressão na Seção 1 e a temperatura T1.