Termodinamica

2.23 - Um cilindro de aço, com massa igual a 2 kg, contém 4 litros de água a 25ºC e200 kPa. Determine a massa total e o volume do sistema. Faça uma lista que apresente duas propriedades extensivas e ter propriedades intensivas da água no estado fornecido.

Resposta:

Densidade de aço na Tabela A.3:

P = 7820 kg/m³

Volume do aço:

V = m/ρ = 2 kg = 0.000 256 m3

7820 kg/m 3

Densidade da água na tabela A4

ρ = 997 kg/m3

Massa da agua

m = ρV = 997 kg/m3 ×0.004 m3 = 3.988 kg

Massa total

m = maço + magua = 2 + 3.988 = 5.988 kg V = Vaço + Vagua = 0.000 256 + 0.004

Volume total = 0.004 256 m3 = 4.26 L

2.27 – A aceleração “normal” da gravidade (ao nível do mar e a 45° de latitude) e 9,80665 m/s². Qual e a força necessária para manter imobilizada uma massa de 2 kg neste campo gravitacional? Calcule a massa de outro corpo, localizado neste local ,sabendo que e necessária a força de 1 N para que o corpo permaneça em equilíbrio.

Resposta:

ma = 0 = ∑ F = F – mg

F = mg = 2 × 9.80665 = 19.613 N

F = mg

m = F/g = 1 / 9.80665 = 0.102 kg

2.38 - Um recipiente fechado e com volume de 5 m³ contém 900 kg de granito e ar (massas específicas respectivamente iguais a 2400 e 1,15 kg/m³). Determine amassa de ar contido no recipiente e o volume específico médio do arranjo.

Resposta:

A) Como a densidade do ar é muito pequena em relação à densidade do granito, considera-se que a massa de 900 Kg é composta somente de granito.

m = ρ V = ρ ar ( V − mgranio )

ar tot ρ

900

= 1.15 [5 - 2400] = 1.15 × 4.625 = 5.32 kg

v = V = 5 = 0.005 52 m3/kg

900 + 5.32

m

2.58 – Admita que a massa especifica do ar na atmosfera e constante e igual a 1,15 kg/m³ e que a pressão do nível do mar e 101 kpa. Qual e a pressão absoluta detectada por um piloto de balão que voa a 1500 m acima do nível do mar?

Resposta:

Suponha g e ρ são constantes então a diferença de pressão para realizar uma coluna de altura é de 1,500 m.

∆P = ρgh = 1.15 kg/m3 × 9.807 ms-2 × 1500 m = 16 917 Pa = 16.9 kPa

A pressão no topo da coluna de ar e

P = P0 – ∆P = 101 – 16.9 = 84.1 kPa

2.77 - Uma coluna de mercúrio é usada para medir uma diferença de pressão de 100kPa num aparelho colocado ao ar livre. Neste local a temperatura mínima no inverno é de -15oC e a máxima no verão é de 35oC. Qual será a diferença entre a altura a coluna de mercúrio no verão e aquela referente ao inverno, quando estiver sendo medida a diferença de pressão indicada? Admita que: g= 9,8 m/s2 e que a densidade do mercúrio varia com a temperatura de acordo com:

ρ = 13595 – 2,5 T (kg/cm3) com T em oC.

Resposta:

A leitura do manômetro h refere-se à diferença de pressão como

∆P = ρ L g ⇒ L =∆P /pg

A densidade do fluido manômetro da fórmula dada

ρsu = 13595-2,5 × 35 = 13.507,5 kg/m3

ρw = 13.595-2,5 × (-15) = 13.632,5 kg/m3

As duas alturas diferentes que vamos medir se tornam

Lsu = 100 × 103 kPa (Pa / kPa) = 0,7549 m

13507,5 × 9.807 (kg/m3) m/s2

Lw = 100 × 103 kPa (Pa / kPa) = 0,7480 m

13632,5 × 9.807 (kg/m3) m/s2

AL = Lsu - Lw = 0,0069 m = 6,9 milímetros

3.21 – uma técnica moderna de extração e baseada na dissolução do material num fluido supercrítico. O co2 Tem sido muito usado neste tipo de extração. Quais são os valores da pressão e a massa especifica do co2 quando os valores de temperatura e da pressão são próximos do critico. Refaça o problema admitindo que o álcool etílico e utilizado como fluido supercrítico

Reposta:

CO2 :

Tabela A.2: Pc = 7.38 MPa, Tc = 304 K, vc = 0.00212 m3/kg

'c = 1/vc = 1/0.00212 = 472 kg/m3

C2H5OH:

Tabela A.2: Pc = 6.14 MPa, Tc = 514 K, vc = 0.00363 m3/kg

'c = 1/vc = 1/0.00363 = 275 kg/m3

3.29 – Determine a fase da substância no estado dada o uso de tabelas Apêndice B

a) Água 100 °C, 500 kPa

b) A amônia -10 °C, 150 kPa

c) R-12 0 °C, 350 kPa

Resposta:

a) Da Tabela B.1.1 P (100 °C) = 101,3 kPa

Líquido 500 kPa> Psat então é comprimida

Ou da Tabela B.1.2 T (500 kPa) = 152 °C

Líquido 100 # C <T sentou então é sub-resfriado = líquido comprimido