( 30 pontos) Calcule a potência em Watts perdida no silencioso devido a diferença de temperatura sabendo que o fluido de entrada tem
ha saida é de
. Use o calor específico
.
Passo 1
O enunciado pede para calcular a potência (em Watts) perdida no silencioso devido à diferença de temperatura.
Informações dadas pelo enunciado:
Informações dadas pelo enunciado:
- Temperatura de entrada:
. - Temperatura de saída:
. - Calor específico:
.
Observação importante (dados que faltam): para obter uma potência em Watts precisamos saber a vazão mássica do fluido, isto é, a massa que passa por segundo (
em
). O enunciado não fornece
nem a massa total nem o tempo. Sem essa informação não é possível dar um único valor numérico de potência em Watts; podemos, no entanto, obter a energia perdida por unidade de massa (por kg) e a expressão geral da potência em função de
.
Passo 2
Apresentando a fórmula física que relaciona calor, massa, calor específico e variação de temperatura:
onde:
-
é a energia trocada (em Joules, J), -
é a massa (em kg), -
é o calor específico (em ), -
é a variação de temperatura (em K).
Para potência (energia por unidade de tempo) usamos a vazão mássica
e obtemos:
onde:
-
é a potência (em W = J/s), -
é a vazão mássica (em ).
Explicando unidades e convenções:
- A variação de temperatura em graus Celsius e em Kelvin é numericamente a mesma para diferenças: uma queda de
corresponde a . - O calor específico foi dado em
; para trabalhar em SI (Joules) convertemos: .
Passo 3
Calcular a variação de temperatura
:
Passo 4
Calcular a energia perdida por unidade de massa (energia por kg), usando
em J/kgK:
Substituindo
e
:
Em unidades mais usuais:
Interpretação: cada quilograma do fluido que atravessa o silencioso perde
de energia térmica devido à queda de temperatura.
Passo 5
Escrever a expressão da potência perdida em função da vazão mássica
:
Já calculamos
, então:
onde
está em
e o resultado está em Watts.
Exemplo prático: se a vazão mássica for , então
(aprox.
).
Exemplo prático: se a vazão mássica for