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Observe a figura a seguir de uma hélice realizando trabalho sobre um fluido em uma caixa termicamente isolada. Esta hélice realiza trabalho sobre o...

Observe a figura a seguir de uma hélice realizando trabalho sobre um fluido em uma caixa termicamente isolada. Esta hélice realiza trabalho sobre o fluido, a uma rotação de 4 rad/s e 5 N.m de torque. O fluido é uma massa de ar de 2 kg, com Cp=1,00 kJ/kg.K e Cv=0,718 kJ/kg.K. Com base nestas informações, analise as sentenças a seguir: I- O trabalho realizado pela hélice é igual a 20 J/s. II- O sistema da figura é um que está a pressão constante. III- A variação de temperatura do ar após 60 segundos será de 0,836 ºC. Assinale a alternativa CORRETA: FONTE: KROOS, K. A.; POTTER, M. C. Termodinâmica para engenheiros. São Paulo: Cengage Learning, 2015. A) Somente a sentença II está correta. B) As sentenças II e III estão corretas. C) As sentenças I e II estão corretas. D) As sentenças I e III estão corretas.]

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A alternativa correta é a letra D) As sentenças I e III estão corretas. O trabalho realizado pela hélice é dado por W = T.Δθ, onde T é o torque e Δθ é a variação angular. Substituindo os valores, temos W = 5 N.m x 4 rad/s = 20 J/s. A variação de temperatura do ar pode ser calculada pela equação Q = m.Cp.ΔT, onde Q é o calor transferido, m é a massa do ar, Cp é o calor específico a pressão constante e ΔT é a variação de temperatura. Como o sistema é termicamente isolado, temos que Q = W, ou seja, 20 J/s. Substituindo os valores, temos 20 J/s = 2 kg x 1,00 kJ/kg.K x ΔT, o que resulta em ΔT = 0,836 ºC após 60 segundos. Portanto, as sentenças I e III estão corretas.

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