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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
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