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Lista de Exercícios de Termodinâmica

(Lista 1)

1. A aceleração “normal” da gravidade (ao nível do mar e a 45° de latitude) é 9,80665 m/s2. Sendo necessária uma força de 700 N para equilibrar um corpo neste local. Calcule a massa do corpo. Resp.: m = 71,38 kg

2. Uma máquina de lavar roupas contém 2 kg de roupa sendo centrifugadas. Admitindo que a aceleração imposta vale 12 m/s2, calcule a força necessária para restringir o movimento radial destas. Resp.: F = 24 N

3. Um tanque de aço com massa de 15 kg armazena 300 litros de gasolina que apresenta uma massa específica de 800 kg/m3. Qual a força necessária para acelerar este conjunto a 4 m/s2. Resp.: F = 1020 N

4. Um cilindro vertical provido de pistão apresenta diâmetro de 150 mm e contém óleo hidráulico. A pressão atmosférica externa é de 1 bar. Qual a massa do pistão, se a pressão interna no óleo é de 1250 kPa. Admitir g = 9,806 m/s2. Resp.: m = 2072,25 kg

5. A altura da coluna de mercúrio num barômetro é 725 mm. A temperatura é tal que a massa específica do mercúrio vale 13550 kg/m3. Calcule a pressão do ambiente. Resp.: P = 96,33 kPa

6. Um manômetro montado num recipiente indica 1,25 MPa e um barômetro local indica 0,96 bar. Calcular a pressão interna absoluta no recipiente. Resp.: Pint = 1346 KPa

7. A pressão absoluta num tanque é igual a 85 kPa e a pressão ambiente vale 97 kPa. Se um manômetro em U, que utiliza mercúrio (ρ =13550 kg/m3) como fluído barométrico, for utilizado para medir vácuo, qual será a diferença entre as alturas das colunas de mercúrio? Resp.: ∆l = 90 mm

8. Um conjunto cilindro-pistão apresenta área da seção transversal igual a 0,01 m2. Se a pressão do ambiente vale 100 kPa, qual deve ser a mínima pressão da água para que o pistão se mova? Considere massa do pistão de 101 kg. Resp.: P = 199 kPa

9. Um conjunto cilindro-pistão com área de seção transversal igual a 15 cm2 contém um gás. Sabendo que a massa do pistão é 5 kg e que o conjunto está montado numa centrífuga que proporciona uma aceleração de 25 m/s2, calcule a pressão no gás. Admita que o valor de pressão atmosférica seja normal. Resp.: Pgás = 184,65 kPa

10. Um dispositivo experimental está localizado em um local onde a temperatura vale 5 °C e g = 9,5 m/s2. O fluxo de ar nesse dispositivo é medido determinando a perda de pressão através de um orifício, por meio de um manômetro de mercúrio. Se a diferença de nível no manômetro é 200 mm qual será a queda de pressão em kPa? Resp.: ∆P = 25,74 kPa

11. Repita o exercício anterior supondo que o fluído que escoa no dispositivo seja água (ρ = 1000 kg/m3). Resp.: ∆P = 23,9 kPa

12. Dois cilindros com água estão conectados por uma tubulação que contém uma válvula. Os cilindros A e B tem área da seção transversal iguais a 0,1 e 0,25 m2, respectivamente A massa d’água no cilindro A é igual a 100 kg enquanto a de B é 500 kg. Admitindo que h seja igual a 1 m, calcule: (a) a pressão no fluído em cada seção da válvula e (b) se abrirmos a válvula e esperarmos a situação de equilíbrio, qual será a pressão na válvula? Resp.: (a) PB = 130,75 kPa, PA = 111,13 kPa; (b) Pval = 125,2 kPa.