O coração bombeia sangue com uma vazão média de
. A pressão relativa no lado venoso (entrada) é 0 mm Hg e no lado arterial (saída) é 100 mm Hg . A energia é fornecida ao coração na forma de calor liberado pela absorção de oxigênio nos músculos cardíacos: 5 mL (CNTP)
são absorvidos, e
são liberados por mL de
absorvido. Parte desta energia absorvida é convertida em trabalho de fluxo (o trabalho feito para bombear o sangue através do sistema circulatório) e o resto é perdido como calor transferido ao tecido que rodeia o coração.
(a) Simplifique a Equação 7.4-12 para este sistema, admitindo (entre outras coisas) que não há mudanças na energia interna entre a entrada e a saída.
Eq. 7.4.12:
(b) Qual porcentagem do calor fornecido ao coração (
) é convertido em trabalho de fluxo? (A resposta pode ser encarada como uma medida da eficiência do coração como uma bomba.)
(a) Simplifique a Equação 7.4-12 para este sistema, admitindo (entre outras coisas) que não há mudanças na energia interna entre a entrada e a saída.
(b) Qual porcentagem do calor fornecido ao coração (
Passo 1
O enunciado descreve um sistema de escoamento estacionário onde o coração bombeia sangue à vazão média
do lado venoso
para o lado arterial
. A energia química é fornecida pela oxidação de
:
a CNTP, com liberação de
.
Conteúdo: aplicação da equação de energia para um sistema de fluxo estacionário, desprezando variações de energia interna, cinética e potencial.
Conteúdo: aplicação da equação de energia para um sistema de fluxo estacionário, desprezando variações de energia interna, cinética e potencial.
Passo 2
Escrevendo a Eq. 7.4-12 para um único escoamento de entrada e saída, temos
Assumindo
,
e
, sobra apenas o trabalho de fluxo:
e, como
,
Rearranjando, a forma simplificada é
Passo 3
O trabalho de fluxo produzido pelo coração é
Convertendo unidades:
Logo
Passo 4
A taxa de calor fornecida ao coração é dada pela oxidação de
:
Passo 5
A eficiência como bomba, ou fração do calor convertido em trabalho de fluxo, é
Resposta
(a)
(b) Aproximadamente do calor de entrada é convertido em trabalho de fluxo.
(b) Aproximadamente