Lista BALANÇOS DE MASSA E ENERGIA - UNIDADES

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA CATARINA - CAMPUS BLUMENAU 
Curso de Engenharia Têxtil 
Disciplina de Balanços de Massa e Energia 
Profa Cintia Marangoni 
 
Lista de exercícios - Unidades 
 
1. Materiais nanotecnológicos vem se tornando objeto de investigação nas última décadas devido ao seu 
potencial como semicondutores, drogas, detectores de proteínas e transporte de elétrons. Um exemplo 
de um semicondutor é o ZnS, com um diâmetro de partícula de 1,8 nm. Converta este valor em: 
a. Decímetros (dm) 
b. Polegadas (in) 
 
2. Converta 
a. 150 lb/ft
3
 em g/cm
3
 
b. 50 Btu em kWh 
c. 400 in
3
/dia em cm
3
/min 
d. 1000 W em hp 
e. 40 L/(m
2
)(h) em m
3
/(cm)
2
(s) 
f. -40 
o
C em 
o
F 
g. o valor da condutividade térmica do 
aço de 16,5 Btu/(h)(ft)(
o
F) para 
W/(m)(
o
C) 
h. 0,5 Btu/(lbm.°F) para J/(kg°C) 
i. 0,002 kg/(m.s) para lbm/(ft.s) 
j. 5 lbmol/(h.ft
2
) para kmol/(s.m
2
) 
k. 10 kcal/(min.ft.°F) para W/(m.K) 
l. 10,731 ft
3
 lbf/(in
2
.lbmol.°R) para 
J/(kmol.K) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
3. Em sistemas biológicos, enzimas são utilizadas para acelerar as taxas de certas reações biológicas. 
Glicoamilase é uma enzima que auxilia a conversão de amido à glicose (açúcar que as células usam 
para energia). Experimentos mostram que 1 g mol de glicoamilase em uma solução de amido de 4% 
resulta em uma taxa de produção de 0,6 g mol/(mL)(min). Determine a taxa de produção de glicose 
para este sistema em unidades de lb mol/(ft
3
)(dia) 
 
4. Converta as seguintes temperaturas nas unidades solicitadas 
a) 10 
o
C para 
o
F 
b) -25 
o
F para K 
 
 
Respostas: 
a) 1,8 x 10
-8
 dm 
b) 7,1 x 10
-8
 in 
Respostas: 
a) 2,4022 g/cm
3
 
b) 0,0146 kWh 
c) 4,56 cm
3
/min 
d) 1,341 hp 
e) 1,11 x 10
-9
 m
3
/(cm
2
.s) 
f) -40 
o
F 
g) 28,55 W(m.
o
C) 
h) 2093,23 J/(kg.
o
C) 
i) 1,37 x 10
-3
 lbm/(ft.s) 
j) 6,78 x 10
-3
 kmol/(s.m
2
) 
k) 4.118,1 W/(m.K) 
l) 8.305,34 J/(kmol.K) 
Resposta: 0,0539 lbmol/(ft
3
.dia) 
Respostas: 
a) 50 
o
F 
b) 241,33 K 
 
5. Água tem massa específica de 62,4 lbm/ft
3
. Quanto pesam 2 ft
3
 de água 
a) ao nível do mar 
b) em Denver, Colorado, onde a altitude é de 5374 ft e a aceleração da gravidade é de 32,139 ft/s
2
? 
Dica: Lembre-se que a aceleração a gravidade é 32,174 ft/s
2
 ao nível do mar, que o peso pode ser calculado pela 
multiplicação da massa pela aceleração da gravidade (força) e que gc = 32,174 lbm ft/(s
2
 lbf) 
 
 
 
6. Sobre consistência dimensional: 
a. Um medidor de orifício é usado para medir vazão de um fluido em tubos. A vazão está 
relacionada à queda de pressão pela seguinte equação: 
 √
 
 
 
sendo u a velocidade do fluido,  a massa específica do fluido em escoamento, c uma 
constante e p a queda de pressão (força por unidade de área). 
Quais as unidades de c no sistema SI de unidades? 
 
 
 
b. A condutividade térmica k de um metal líquido é prevista via a equação empírica 
 ⁄ 
em que k está em J/(s)(m)(K), T está em K, e A e B são constantes. 
Quais são as unidades de A e B? 
 
 
c. Em 1916, Nusselt deduziu uma relação teórica para prever o coeficiente de transferência de 
calor entre um vapor saturado puro e uma superfície mais fria: 
 (
 
 
)
 
 ⁄
 
 sendo: h = coeficiente médio de transferência de calor, BTU/(h ft
2 o
F) 
 k = condutividade térmica, BTU/(h ft 
o
F) 
 = massa específica, lb/ft
3
 
g = aceleração da gravidade, 4,17 x 10
8
 ft/h
2 
 = variação de entalpia de evaporação, BTU/lb 
L = comprimento do tubo, ft 
 = viscosidade, lbm/(h ft) 
T = diferença de temperatura, 
o
F 
 Quais são as unidades da constante 0,943? 
 
Respostas: 
a) 124,8 lbf 
b) 124,7 lbf 
Resposta: 
c é adimensional 
Resposta: 
A em J/(s.m.K) 
B em K 
Resposta: 
0,943 é adimensional 
 
 
 
 
d. Demonstre a consistência adimensional nos números de Fourier e o fator de atrito f, onde: 
 
 
 
 e 
 
 ⁄⁄
 
Em que  é a difusividade térmica (m²/s), t é o tempo, L é o comprimento, ΔP é a queda de 
pressão, D é o diâmetro, um é a velocidade média,  é a massa específica. 
Respostas: 
Fo e f são adimensionais