BAC014 - Primeira lista de exercícios - Cap 1 e 2 (Respostas)

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Primeira lista de exercícios - Prof. Dr. Paulo Mohallem Guimarães - Gabarito 
Capítulo 1 – BAC014 
1) Conforme ilustrado abaixo, considerando o motor como um sistema, identifique os locais nas 
fronteiras onde o sistema interage com as vizinhanças e descreva as mudanças que ocorrem com o 
sistema ao longo do tempo. Repita a análise para um sistema aumentado que também inclui a 
bateria e o conjunto polia-massa. 
 
 
 
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2) Conforme ilustrado abaixo, a água para uma mangueira de incêndio é extraída de um lago por uma 
bomba acionada por um motor a gasolina. Considerando a bomba como um sistema, identifique as 
posições nas fronteiras onde o sistema interage com suas vizinhanças e descreva o que acontece no 
interior do sistema. Repita a análise para um sistema aumentado que inclui a mangueira e o bocal. 
 
 
 
3) Um prato de água líquida é colocado sobre uma mesa em um ambiente. Após certo tempo, toda a 
água se evapora. Tomando a água e o ar como um sistema fechado, pode este sistema ser 
considerado como uma substância pura durante o processo? E após o processo completar? Discuta. 
 
 
 
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4) Um objeto pesa 10 lbf num local onde a aceleração da gravidade é 30,0 ft/s2. Determine sua massa 
em lb. 
A resolução abaixo não é do exercício, mas serve como exemplo. 
 
 
5) Um objeto cuja massa é 10 kg pesa 95N. Determine: 
 
a) A aceleração da gravidade em m/s2. 
b) A massa em kg, e o peso, em N, do objeto num local onde g = 9.81.m/s2. 
 
 
6) Os pesos atômicos e moleculares de algumas substâncias de uso corrente encontram-se listadas 
nas Tabelas do Apêndice A-1 e A-1E. Usando os dados da tabela apropriada, determine: 
 
a) A massa, em kg, de 20 kmoles de cada uma das substâncias que se seguem: ar, C, H2O, CO2. 
b) O número de lbmoles em 50 lb de cada uma das substâncias que se seguem: H2, N2, NH3, C3H8. 
Aplicar a fórmula: m = n . M 
A resolução abaixo não é deste exercício, mas vale a pena por causa do exemplo. 
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7) Um objeto cuja massa é de 3 kg é submetido a uma força que o impulsiona para cima. A única outra 
força agindo no objeto é a força da gravidade. A aceleração líquida do objeto é para cima com uma 
magnitude de 7 m/s2. A aceleração da gravidade é de 9,81 m/s2. Determine a magnitude da força 
que impulsiona o corpo para cima em N. 
 
 
8) O peso de um objeto em um veículo espacial em órbita é avaliado em 42 N baseado em uma 
aceleração gravitacional artificial de 6m/s2. Qual é o peso do objeto, em N, na Terra, onde g = 
9,81m/s2? 
 
 
9) Como ilustrado na figura abaixo, um cilindro de ferro velho compactado medindo 2 m de 
comprimento e 0,5 m de diâmetro é suspenso por uma balança de mola em um local onde a 
aceleração da gravidade é de 9,78 m/s2. Se a massa específica do ferro velho, kg/m3, varia com a 
posição z de acordo com ρ = 7800 – 360 (z/L)2, determine a leitura da escala, em N. 
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10) Cinco kg de gás metano são introduzidos em um cilindro que possui um volume de 20 m3 e que, 
inicialmente, contém 25 kg de metano a uma pressão de 10 bar. Mais tarde, uma pequena fratura 
se forma e o m etano vaza lentamente do cilindro. 
 
a) Determine o volume específico, em m3/kg, do metano no cilindro em sua condição inicial. 
Repita este cálculo após a adição de 5 kg. 
b) Esboce graficamente a quantidade de metano que vaza pelo cilindro, em kg, versus o volume 
específico do metano restante no cilindro. Considere que V varie até no máximo 1,0 m3/kg. 
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11) A tabela a seguir mostra as temperaturas e os volumes específicos do vapor d´água em duas 
pressões: 
 
 
Muitas vezes, os dados necessários para solução de problemas não coincidem exatamente com o 
conjunto de valores fornecidos em tabelas de propriedades e torna-se necessária uma interpolação 
linear para entradas adjacentes nas tabelas. Usando os dados aqui fornecidos, estime: 
a) O volume específico, em m3/kg para T = 240o, p = 1,25 MPa. 
b) A temperatura, em oC, para p = 1,5 MPa, v = 0,1555m3/kg. 
c) O volume específico, em m3/kg, para T = 220 oC, p = 1,4 MPa. 
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12) Um sistema fechado que consiste em 2 kg de um gás é submetido a um processo durante o qual a 
relação entre a pressão e o volume específico é pv 1,3 = cte. O processo se inicia com p1 = 1 bar, v1 = 
0,5 m3/kg e finda com p2 = 0,25 bar. Determine o volume final, em m
3, e represente o processo em 
um gráfico de pressão versus o volume específico. 
A resolução abaixo não é com os dados acima, mas serve como exemplo. 
 
 
13) Um gás inicialmente a p1 = 1 bar e ocupando um volume de 1 L é comprimido no interior de um 
conjunto cilindro pistão até uma pressão final de 4 bar. 
 
a) Se a relação entre a pressão e o volume durante a compressão é pV = cte, determine o volume, 
em L, para uma pressão de 3 bar. Represente também o processo global em um gráfico de 
pressão versus volume. 
b) Repita a análise para uma relação linear pressão-volume entre estados finais. 
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14) Água escoa através de um medidor Venturi, conforme desenho abaixo. A pressão da água no tubo 
suporta colunas de água que diferem em 30 cm em altura. Determine a diferença de pressão entre 
os pontos a e b, em MPa. A pressão aumenta ou diminui na direção do escoamento? A pressão 
atmosférica é de 1 bar, o volume específico da água é de 10-3 m3/kg e a aceleração da gravidade é 
g = 9,81 m/s2. 
A resolução abaixo não é do problema, mas serve como exemplo. 
 
 
 
 
 
15) Determine a força total, em kN, no fundo de uma piscina de 100x50m. A profundidade da piscina 
varia linearmente ao longo do seu comprimento de 1 até 4 m. Determine também a pressão no 
solo no centro da piscina em kPa. A pressão atmosférica é de 0,98 bar, a massa específica da água é 
de 998,2 kg/m3 e a aceleração local da gravidade é de 9,8 m/s2. 
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16) Converta as seguintes temperaturas de oF para oC: a) 212 oF, b) 68 oF, c) 32oF, d) 0oF, e) -40 oF, f) -
459,67 oF. 
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17) Uma nova escala de temperatura absoluta é proposta. Nesta escala, a temperatura de gelo da água 
é de 150 oS e a temperatura de vapor é de 300 oS. Determine as temperaturas em oC que 
correspondem a 100oS e a 400 oS, respectivamente. Qual é a razão entre o oS e o kelvin? 
 
 
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