Num tubo horizontal, isolado termicamente, com 7 cm de diâmetro interno, está fluindo uma massa de água. Não há qualquer dispositivo neste trecho que possa gerar ou consumir trabalho. A velocidade a montante é
. A água entra numa seção do tubo em que o diâmetro é bruscamente aumentado para 14 cm . Determine a variação de entalpia em J/s, se o fluxo mássico é
. (2,0 ponto)
Passo 1
O enunciado trata de um escoamento estacionário de água em um tubo horizontal isolado, sem troca de calor nem trabalho, com aumento brusco de diâmetro de
para
. A montante a velocidade é
e o fluxo mássico é
. Vamos aplicar a forma simplificada da equação de energia para escoamento permanente (princípio de Bernoulli em termos de entalpia), desprezando variação de altura.
Passo 2
Pela conservação de massa,
onde
. Logo,
Passo 3
A equação de energia por unidade de massa (adiabática, sem trabalho e sem variação de potencial) é
Rearranjando para a variação de entalpia específica,
Passo 4
Substituindo os valores de
e
,
Passo 5
Para obter a variação de entalpia por segundo, multiplicamos pela vazão mássica:
Resposta
A variação de entalpia é aproximadamente
.