Usa-se um elemento calefator de 500 W para aquecer o ar que flui a
num tubo de 30 mm (espessura da parede
), a
, sob pressáo de
. Quando o ar sai do calefator a sua pressão é de
. Qual é a temperatura do ar efluente?)
Passo 1
Resumindo o enunciado: temos um escoamento de ar que entra a
(ou seja,
) e pressão
. O vazão volumétrica é de
. Um elemento calefator fornece
ao ar, e na saída a pressão cai para
. Queremos a temperatura de saída
. O conteúdo é balanço de energia em escoamento permanente de gás ideal.
Passo 2
Calcular a vazão mássica
. Primeiro convertemos a vazão volumétrica para o SI:
Em seguida, usamos a equação de estado do gás ideal para achar a densidade na entrada:
adotando
. Substituindo
Logo
Passo 3
Aplicar o balanço de energia para escoamento permanente, desprezando variações de energia cinética e potencial e trabalho de eixo. Fica
Para gás ideal
, portanto
Adotando
, temos
Passo 4
Finalmente, a temperatura de saída é
isto é, em graus Celsius
Resposta
A temperatura do ar efluente é aproximadamente
.