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Água à 20°C flui em regime permanente por um tanque fechado, conforme
The image shows a closed tank with water flowing through it. There are three sections labeled 1, 2, and 3. The image is used to determine the volumetric flow rate and average velocity in section 3.
. Na seção 1, \(D_{1}=6,0\mathrm{~cm}\) e a vazão volumétrica é 100 m³/h. Na seção 2, \(D_{2}=5,0\mathrm{~cm}\) e a velocidade média é 8,0 m/s. Se \(D_{3}=4,0\mathrm{~cm}\), calcule a vazão volumétrica \(Q_{3}\) em m³/h e a velocidade média \(V_{3}\) em m/s.
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Praticando Para Aprender

há 6 meses

Respostas

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há 6 meses

Para resolver essa questão, precisamos aplicar a continuidade do fluxo, que afirma que a vazão volumétrica (Q) deve ser constante em um sistema em regime permanente. A fórmula da vazão volumétrica é: \[ Q = A \cdot V \] onde \( A \) é a área da seção e \( V \) é a velocidade média. 1. Cálculo da área das seções: - Para a seção 1: \[ D_1 = 6,0 \, \text{cm} = 0,06 \, \text{m} \] \[ A_1 = \frac{\pi D_1^2}{4} = \frac{\pi (0,06)^2}{4} \approx 0,002827 \, \text{m}^2 \] - Para a seção 2: \[ D_2 = 5,0 \, \text{cm} = 0,05 \, \text{m} \] \[ A_2 = \frac{\pi D_2^2}{4} = \frac{\pi (0,05)^2}{4} \approx 0,0019635 \, \text{m}^2 \] - Para a seção 3: \[ D_3 = 4,0 \, \text{cm} = 0,04 \, \text{m} \] \[ A_3 = \frac{\pi D_3^2}{4} = \frac{\pi (0,04)^2}{4} \approx 0,0012566 \, \text{m}^2 \] 2. Cálculo da vazão volumétrica nas seções: - Na seção 1, a vazão volumétrica é dada como 100 m³/h. Convertendo para m³/s: \[ Q_1 = \frac{100}{3600} \approx 0,02778 \, \text{m}^3/\text{s} \] - Usando a continuidade do fluxo: \[ Q_1 = Q_2 = Q_3 \] 3. Cálculo da velocidade média na seção 3: - Sabemos que \( Q_3 = A_3 \cdot V_3 \). - Como \( Q_3 = Q_1 \): \[ Q_3 = 0,02778 \, \text{m}^3/\text{s} \] - Portanto: \[ 0,02778 = A_3 \cdot V_3 \] \[ V_3 = \frac{0,02778}{A_3} \approx \frac{0,02778}{0,0012566} \approx 22,09 \, \text{m/s} \] 4. Cálculo da vazão volumétrica em m³/h: - Convertendo \( Q_3 \) de m³/s para m³/h: \[ Q_3 \approx 0,02778 \times 3600 \approx 100 \, \text{m³/h} \] Portanto, a vazão volumétrica \( Q_3 \) é 100 m³/h e a velocidade média \( V_3 \) é aproximadamente 22,09 m/s. Como a pergunta pede para escolher entre as opções dadas, parece que não há uma opção correta listada. Você pode verificar se as opções estão corretas ou se há algum erro na formulação da pergunta.

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