Exer1 2014 1

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TERMODINÂMICA E TRANSFERÊNCIA DE CALOR
Profa Maria Laura G.S. da Luz
EXERCÍCIOS DA UNIDADE I Proposto em 24/03/2014
1. Calcular: a) a massa; b) o peso; c) o volume específico e d) o peso específico da água contida em uma esfera de 60 ft de diâmetro, sabendo-se que a massa específica da água é 62,4 lb/ft3 e a aceleração da gravidade é 32,2 ft/s2. Respostas no sistema inglês. Respostas: 1) a) m = 7,06 x 106 lb; b) 
= 227.244.214,4 lbf; c) v = 0,016 ft3/lb; d) 
 = 2.009,28 lbf/ft3.
2. Se a esfera do exercício 1 possui um registro que marca o fluxo de água, o qual ao enchê-la é de 300 litros/min, quantas horas a esfera levará para ser completamente preenchida? Resposta: tempo = 177,98 h.
3. Dois tanques A e B, sendo que B contém A, têm medidores de pressão. O medidor A indica uma leitura de 1,4 bar e o tubo de mercúrio de B, indica uma diferença de altura h = 20 cm. Sabendo-se que (Hg = 13,59 g/cm3, que g = 9,81 m/s2 e que a pressão atmosférica é po = 101 kPa, determinar a pressão absoluta em bar: a) no tanque B; b) no Tanque A. Respostas: a) p (abs) em B = 1,2766 bar; b) p (abs) em A = 2,6766 bar.
 4. Transforme para o sistema internacional. a) 10,2 in/min; b) 4,81 slugs; c) 3,02 lbf; d) 73,1 ft/s2; e) 0,0234 lbf/ft2. Respostas: a) 4,32 x 10-3 m/s; b) 70,2 kg; c) 13,4 N; d) 22,3 m/s2; e) 1,12 Pa.
5. Transformar os valores dados em graus Celsius para graus Fahrenheit, Kelvin e Rankine. a) 21oC; b) –17,78oC; c) –50oC; d) 300oC; e) 100oC; f) –273,15oC. Respostas: a) 21oC = 69,8oF = 529,47R = 294,15K; b) -17,78oC = 0oF = 459,67R = 255,37K; c) -50oC = -58oF = 401,67R = 223,15K; d) 300oC = 572oF = 1.031,67R = 573,15K;  e) 100oC = 212oF = 671,67R = 373,15K;  f) -273,15oC = -459,67oF = 0R = 0K.
6. A informação contida em uma lata indica que ela contém 355 ml. A massa da lata cheia é 0,369 kg, enquanto que vazia ela pesa 0,153 N. Determine o peso específico e a massa específica, expressando os resultados no SI. Respostas: a) 
 = 9.770 N/m3; b) 
 = 996 kg/m3.
7. Um tubo de 0,3 m de diâmetro sofre um estreitamento e se reduz para 0,02 m de diâmetro. O tubo está na posição horizontal, é isolado termicamente e possui pistões nas duas extremidades. Se o espaço entre os pistões está cheio de água, que força deverá ser aplicada no pistão maior para contrabalançar uma força de 80 N no pistão menor? O atrito é desprezível. Resposta: F1 = 18.000 N.
8. Qual a massa em kg e o peso em Newtons (g = 9,80 m/s2) de: (Apresentar os cálculos e conversões usadas)
a) um trator de 3.000 lb;
b) uma pessoa de 145 lb;
c) se esta pessoa medir 5,5 pés de altura, qual sua massa corporal? MC=massa/altura2
d) calcule seu índice de massa corpórea: IMC = massa (kg)/(altura)2 (m2). Se o resultado estiver entre 20 e 25 você está saudável, se for acima de 30, você está obeso.
Calcular a massa em gramas de:
d) 10 onças de ouro;
e) 6 slugs de sal;
f) Qual o volume de 5,2 bushel de arroz em m3 e em ft3;
g) Converter 15 acres para ha.
h) Qual é a área em m2 de uma casa que possui 2500 ft2?
Respostas: a) 13.335,6 N; b) 644,546 N; c) depende de cada pessoa; d) 274,93 g; e) 87.583 g; f) 6,4688 ft3; g) 6,0705 ha; h) 232,26 m2.
9. Uma tubulação industrial contendo fluido com massa específica de 1.250 kg/m3 encontra-se com uma diferença de cota de 0,30 m entre as alturas de tubo de Hg. A tubulação está localizada numa região onde g = 9,65 m/s2. Calcular a pressão medida através do manômetro da tubulação e determinar a pressão absoluta, ambas em Pa. Resposta: p (abs) = 104.918,75 Pa.
10. Converter 20 in. Hg no vácuo para pressão absoluta em: a) in. Hg absolutas; b) psia; c)kPa. Respostas: a) p = 9,92 in Hg; b) p = 4,87 psia; c) p = 33.606,5 Pa.
11. Um fluido desloca-se com fluxo estacionário entre duas seções. A primeira seção tem uma área de 20 cm2 e nesta, a velocidade é de 300 m/min e o peso específico do fluido é igual a 1,253 kgf/m3. A segunda seção tem uma área de 40 cm2 e um volume específico de 1/1,128 m3/kgf. Pede-se calcular a descarga (P) e a velocidade na segunda seção. Respostas: a) P = 45,12 kgf/h; b) v2 = 166,62 m/min.
12. Duas correntes de gás entram num tubo e saem como mistura única. Para o primeiro gás a área = 75pol2 ; a velocidade é de 500pés/s e o volume específico = 10 pés3/lbf. Para o segundo gás a área é de 50 pol2; a descarga P = 60.000 lbf/h e o peso específico = 0,12 lbf/pés3. Na saída, a velocidade da mistura é de 350 pés/s e o volume específico = 7 pés3/lbf. De posse destes dados determine:
a) a velocidade de entrada do segundo gás;
b) a descarga P na saída da mistura;
c) a área de tubulação da saída da mistura.
Respostas: a) v2 = 400 ft/s; b) P3 =153.750 lbf/h; c) A3 = 0,85 ft2.
13. A pressão sanguínea é normalmente medida por um manômetro de mercúrio e é dada como uma razão entre a máxima (sistólica) e a mínima (diastólica). Um ser humano normal teria uma razão de 120/70 e a pressão é dada em mm Hg. Quais seriam estas pressões em Pascal? Se o pneu de um carro fosse inflado com a pressão sangüínea de 120 mm Hg, esta pressão seria suficiente para seu funcionamento, considerando que os pneus em média requerem uma pressão em 30-35 psi? Dado (Hg = 133 x 103 N/m3. Respostas: a) p(máx) = 16,0 kPa; p(mín) = 9,31 kPa {pressão 16 x 9,3}; b) p = 2,32 psi (não é suficiente).
14. Você está procurando um apartamento em Londres para alugar durante uma estada para estudos. O anúncio no jornal diz que o imóvel tem 770 square feet (significa pés quadrados) e o aluguel custa $500 libras. Este apartamento é grande ou pequeno? É uma oferta interessante? Converta para unidades do sistema internacional e compare com o câmbio da moeda nacional brasileira. Dica de conversão: http://br.finance.yahoo.com/currency/convert?amt=170&from=GBP&to=BRL&submit=Converter Resposta: Apto. pequeno e caro.
15. Um tanque contém 2 kg de líquido com 0,5 kg de vapor de água na fase de ebulição. Sendo a pressão atmosférica 1 atm e a temperatura de 100oC, qual a porcentagem de vapor em relação à massa total? Resposta: x = 20%
16. Qual a pressão na Fossa das Marianas que fica a 11km da superfície? 
17.Se uma esfera de 1,8m de diâmetro mergulhar na Fossa das Marianas, qual a pressão em kgf/cm2 que ela tem que suportar?
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