2. (DI SSER TATIV A) (1000 ptos) Uma turbina a gás adiabática expande um deter minado volume de ar , inicialmente a 1300 kP ae 500^circ C para 100 kPa a 127^circ C Ar entra na turbina por uma abertura de 0,2 m^2 com uma velocida de média de 40m/s e sai por uma abertura de 1m^2 Determine: a) A vazão mássica de ar ao longo da turbina; b)A potência produzida pela turbina. Sug estão: c onsidere o ar , como um gás id eal. Da ma: R=0,287kJ/kgcdot K

Para resolver este problema, precisamos aplicar os princípios da termodinâmica e da mecânica dos fluidos. Vamos abordar cada parte do problema separadamente.### a) Vazão mássica de ar ao longo da turbinaPara determinar a vazão mássica ( ), podemos usar a equação da continuidade para escoamento em regime permanente: onde:- é a densidade do ar,- é a área da seção transversal,- é a velocidade do ar.Primeiro, calculamos a densidade do ar na entrada usando a equação do gás ideal: Rearranjando para encontrar : Na entrada, temos:- ,- (convertendo para Kelvin).Substituindo na equação: Calculando , e então substituímos na equação da continuidade: ### b) Potência produzida pela turbinaPara calcular a potência ( ) produzida pela turbina, usamos a primeira lei da termodinâmica para sistemas abertos (equação de energia): onde:- e são as entalpias específicas na entrada e saída, respectivamente,- e são as velocidades na entrada e saída.Como o ar é tratado como um gás ideal, podemos usar a relação: onde é a capacidade calorífica a pressão constante. Para o ar, .Calcule e usando as temperaturas de entrada e saída: Substitua os valores de , , , e na equação da potência para encontrar .Com esses cálculos, você poderá determinar a vazão mássica de ar e a potência produzida pela turbina.