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Termodinâmica

Colégio Objetivo
Uma determinada quantidade de ar entra em regime permanente em um bocal adiabático a 300 kPa, 200°C e 45 m/s e sai a 100 kPa e 180 m/s. A área na entrada do bocal é de 110 cm². Determine o fluxo de massa no bocal. Escolha uma opção:

a. 12,236 kg/s
b. 2,235 kg/s
c. 1,095 kg/s
d. 0,952 kg/s
e. 22,360 kg/s
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Estudando com Questões

há 2 anos

Respostas

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há 2 anos

Para determinar o fluxo de massa no bocal, podemos usar a equação de continuidade, que relaciona a densidade do ar, a área da seção transversal e a velocidade do ar. A fórmula do fluxo de massa (\( \dot{m} \)) é dada por: \[ \dot{m} = \rho \cdot A \cdot v \] onde: - \( \rho \) é a densidade do ar, - \( A \) é a área da seção transversal, - \( v \) é a velocidade do ar. Primeiro, precisamos calcular a densidade do ar na entrada do bocal. Podemos usar a equação do estado dos gases ideais: \[ \rho = \frac{P}{R \cdot T} \] onde: - \( P \) é a pressão (em Pa), - \( R \) é a constante específica do ar (aproximadamente 287 J/(kg·K)), - \( T \) é a temperatura em Kelvin (K). Convertendo a temperatura de Celsius para Kelvin: \[ T = 200 + 273,15 = 473,15 \, K \] Agora, substituindo os valores: \[ P = 300 \, kPa = 300000 \, Pa \] \[ R = 287 \, J/(kg \cdot K) \] Calculando a densidade: \[ \rho = \frac{300000}{287 \cdot 473,15} \approx 2,25 \, kg/m^3 \] Agora, convertendo a área de cm² para m²: \[ A = 110 \, cm² = 0,011 \, m² \] E a velocidade na entrada é: \[ v = 45 \, m/s \] Agora, podemos calcular o fluxo de massa: \[ \dot{m} = 2,25 \cdot 0,011 \cdot 45 \approx 1,123 \, kg/s \] Analisando as opções, a que mais se aproxima do resultado é: c) 1,095 kg/s Portanto, a resposta correta é: c) 1,095 kg/s.

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