Trabalho eng. term.din i. resolvido.

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Lista de Exercícios Resolvidos de Termodinâmica
MÓDULO I

1) Durante uma viagem para a Disney você apresentou um mal-estar e foi levado para o ambulatório do parque. Chegando lá o médico realizou diversas avaliações e lhe informou que estava com uma temperatura corporal de 96,8°F. Qual sua temperatura em Celsius? Se você estivesse obtendo a temperatura em escalas termodinâmicas quanto seria emKelvin e Rankine?
Solução:
T(°F) = 32 + 1,8 T(°C)
96,8 = 32 + 1,8 T(°C)
T(°C) = 36°C

T(K) = 273,15 + T(°C)
T(K) = 273,15 + 36
T(K) = 309,15K

T(R) = 1,8 T(K)
T(R) = 1,8 (309,15)
T(R) = 556,47R

2) Medidas de pressão através de manômetros de coluna ainda são utilizados em diversos processos industriais. Porém, vários aspectos devem ser observados para que essas medidas saiam comprecisão e exatidão, como a real pressão atmosférica do local. Analise o seguinte caso: um tanque fechado é pressurizado a ar e possui um manômetro de colunas acoplado ao tanque, que está localizado em uma montanha a uma altitude de 1400 m, onde a pressão atmosférica é de 85,6 kPa. Determine a pressão do ar no tanque se h1 = 0,1 m, h2 = 0,2 m, e h3 = 0,35 m. Dados: ρágua = 1000 kg/m3; ρóleo = 850kg/m3; ρmercúrio = 13600 kg/m3.
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Solução:
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1 kPa = 1000 N/m2 e 1 N = 1 kg m/s2
Portanto 1 kPa = 1000 kg/ms2

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3) Uma maneira de sabermos qual a altura de um prédio sem que seja possível a medida direta é através da diferença de pressão no ponto superior e inferior do prédio. Com um barômetro foram lidas as seguintes pressões: 96,0 e 98,0 kPa na parte superior e inferiorrespectivamente. Se considerarmos a massa específica do ar como 1,0 kg/m3, a altura do prédio será:
a) 17 m
b) 20 m
c) 170 m
d) 204 m
e) 252 m

Solução:
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4) Em muitos processos industriais o valor absoluto da temperatura é irrelevante, sendo que somente a variação de temperatura entre o início e o final do processo é que deve ser monitorado. Sabendo que durante um determinadoprocesso a temperatura sofre o aquecimento de 20°C, determine a opção equivalente.
a) 20°F
b) 52°F
c) 36 K
d) 36 ºR
e) 293 K

Solução:
Lembre-se não decore fórmula. Devemos lembrar os pontos de congelamento e ebulição da água em todas as escalas e o número de divisões. Sendo assim:
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Neste exercício o aluno fica tentado a obter o resultado no valor absoluto e não na variação
Se desejamosnas fórmulas absolutas calculamos como mostrado a seguir:

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Da fórmula acima obtemos as duas abaixo:
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ou
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Podemos utilizar o mesmo raciocínio para todas as outras unidades

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ºC = K - 273,15 → K = ºC +273,15

K = 20ºC + 273,15 = 293,15

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Mas o exercício deseja na forma de variação. Portanto:

As escalas ºC e K possuem 100 divisões do pontode congelamento até o ponto de ebulição. Já as escalas ºR e ºF possuem 180 divisões. Sendo assim, a relação entre as escalas é dada por:

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Ou seja, um grau nas escalas ºC ou K, corresponde a 1,8 graus nas escalas ºR ou ºF. Logo:

20ºC = 20 x 1,8 = 36ºR ou 36ºF





5) Panela de pressão é uma dos utensílios domésticos surgidos que utilizam os conceitos da termodinâmica. O motivode uma panela de pressão cozinhar mais rápido do que uma panela comum é por manter a pressão e temperatura interna mais elevada. Porém existem diversos casos de panelas de pressão que explodem por elevarem muito a pressão interna. Para que isso não ocorra há uma válvula no meio da tampa que libera a pressão assim que ela atinge um determinado valor. Determine a massa da válvula de uma panela cujapressão manométrica de operação seja de 100 kPa e tenha uma abertura de seção transversal de 4 mm2.
Dado: Patm = 101 kPa
Resposta: 0,0408 kg

Solução:

Pressão manométrica é a pressão acima da pressão atmosférica local. Portanto a pressão que a válvula deve equilibrar é a pressão manométrica mais a pressão atmosférica local. Como a válvula já está sujeita a pressão atmosférica local, a...
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