Considere que o Líquido A esteja confinado em um grande tanque de diâmetro d2 que encontra-se conectado a um medidor de nível de pequeno diâmetro d1, cuja extremidade superior está aberta a uma atmosfera contendo o Gás B, que é insolúvel no líquido A , sob ventilação forçada (Figura abaixo). Como este gás é ligeiramente tóxico, é importante saber a taxa de vapor A que está sendo lançada para fora do tanque por evaporação pelo medidor de nível.
Defina um volume de controle.

Passo 1

Beleza, vamos lá! O enunciado fala sobre um tanque grande onde está o líquido A, conectado a um medidor de nível menor. Esse medidor está aberto à atmosfera, onde tem o gás B, que não se dissolve no líquido A e é meio tóxico. A gente precisa definir um volume de controle para entender como o vapor de A está saindo do tanque. O conteúdo aqui envolve mecânica de fluidos, especificamente o conceito de volume de controle e como ele ajuda a analisar fluxos de líquidos e gases. Vamos precisar entender o que é um volume de controle e como aplicá-lo nesse cenário.

Passo 2

Primeiro, vamos entender o que é um volume de controle. Em mecânica de fluidos, um volume de controle é uma região imaginária no espaço onde analisamos os fluxos de massa, energia e quantidade de movimento que entram e saem. Ele serve como uma “caixa” para observar como o sistema se comporta.

Passo 3

Agora, vamos escolher onde colocar esse volume de controle no nosso caso. Temos um tanque grande conectado a um medidor de nível menor. Queremos analisar como o vapor do líquido A está saindo pelo medidor. Então, faz sentido incluir tanto o tanque quanto o medidor no nosso volume de controle. Assim, podemos observar todo o fluxo que entra e sai desse sistema.

Passo 4

Vamos delimitar o volume de controle. Imaginemos uma caixa ao redor do tanque grande e do medidor de nível. As paredes dessa caixa são nossa fronteira. Todas as entradas e saídas de massa (no caso, o líquido A e o vapor A) vão passar por essa fronteira. É importante incluir todo o caminho pelo qual o fluido pode entrar ou sair para termos uma análise completa.

Passo 5

Dentro desse volume de controle, temos o líquido A dentro do tanque e o vapor A saindo pelo medidor. O gás B está na atmosfera, mas como ele não se dissolve no líquido A, podemos focar apenas nos fluxos de A. O líquido A pode entrar no tanque (se houver), e o vapor A está saindo pelo medidor. Definimos as entradas e saídas de massa para aplicar as equações de conservação.

Passo 6

Resumindo, definimos nosso volume de controle englobando o tanque grande e o medidor de nível menor. Isso nos permite analisar como o líquido A está se comportando dentro do tanque e como o vapor A está sendo liberado através do medidor. Com esse volume de controle bem definido, podemos aplicar as leis da conservação para calcular a taxa de evaporação.

Resposta

Então, o volume de controle é uma região que envolve todo o tanque grande e o medidor de nível menor, permitindo analisar os fluxos de massa do líquido A dentro do tanque e do vapor A que está sendo evaporado e saindo pelo medidor. Isso facilita calcular a taxa de evaporação do líquido A para fora do sistema.

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