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TERMODINÂMICA I PROFA. FLÁVIA ZINANI Exercícios 1 Unidades e conceitos fundamentais 1. Converter os seguintes valores nas unidades que se encontram indicadas nos parênteses: Massa específica: ρ = 60 lbm/ft3 (kg/m3) Energia: E = 1,7 x 103 Btu (kJ) Entalpia específica: h = 2475 Btu/lbm (kJ/kg) Calor específico: cp = 0,62 Btu/lb°F (J/(kg°C)) Pressão: p = 500 bar (psi) Volume específico: v=1,6 m3/kg (ft3/lb) Constante dos gases R = 8,314 kJ/kmolK (Btu/(lbmol R)) Comprimento: L = 3/4 ” (cm) Potência: 150 W (Btu/h) 2. Uma garrafa de refrigerante é colocada em um refrigerador. Você modelaria a garrafa como um sistema fechado ou aberto? Explique. 3. Um radiador de carro serve para dissipar o calor produzido no motor através da água que circula pelo mesmo. É um sistema aberto ou fechado? Por quê? 4. Aquecedores elétricos portáteis são usados para aquecer pequenos ambientes. Quais as transformações de energia envolvidas no processo de aquecimento? 5. Um manômetro comum e novo é retirado de sua embalagem, neste momento observa-se que este manômetro está indicando o valor 0 (zero). Quando o mesmo é conectado a um determinado reservatório de ar comprimido lê-se no mesmo 2 kPa. a) A pressão de 2 kPa é efetiva ou absoluta?, b) A que pressão o ar comprimido está submetido? É a mesma que está indicada no manômetro? 6. Mercúrio, com massa específica igual a 13,59508 g/cm3 , é usado como fluido manométrico. Determinar a pressão (em Pa) exercida por uma coluna de mercúrio de 760 mm de altura. R: 101325 Pa 7. Um conjunto cilindro - pistão apresenta área de seção transversal igual a 0,01 m2. A massa do pistão é de 100 kg e ele está apoiado nos esbarros mostrados na figura abaixo. Se a pressão no ambiente vale 100 kPa, qual deve ser a mínima pressão na água para que o pistão se mova? R:198 kPa água po g 8. Um manômetro contém um fluido com massa específica de 900 kg/m3. Qual será a diferença de 0pressão indicada se a diferença entre as alturas das duas colunas for 200 mm? Qual serão as alturas das colunas se a mesma diferença de pressão for medida com um manômetro que contém mercúrio (ρ = 13.600 kg/m3)? R: ∆p=1,77 kPa, h=13,2 mm 9. Um barômetro fornece uma leitura de pressão correspondente a 760 mm de Hg. O manômetro de mercúrio, mostrado na figura abaixo possui uma extremidade aberta para a atmosfera. Encontre a pressão absoluta (em mm de Hg, em bar e em psi) do gás no tanque. R: 560 mm de Hg , 0,7466 bar 10. A pressão ao nível do mar é 1025 mbar. Suponha que você mergulhe a 10 m de profundidade e depois escale uma montanha com 100 m de elevação. Admitindo que a massa específica da água seja 1000 kg/m3 e a do ar 1,18 kg/m3, qual é a pressão que você sente em cada um destes locais. R: pmar=2,006 x 10 5 Pa, pmontanha=101,3 kPa 11. Considere um sistema a 18 °C. Expresse esta temperatura em K, R e °F. R: 18 °C -> 291 K; 523,8 °R; 64,13 °F 12. A temperatura de um sistema aumenta 20 oC durante um processo de aquecimento. Expresse este aumento de temperatura em K, R e °F. R: ∆T = 20 K; 36 R; 36 F 13. Considere uma massa de 2 kg em movimento com uma velocidade de 6 m/s. a) Calcular a sua energia cinética em J e BTU b) Qual é o valor da massa e da velocidade no sistema inglês? R: EC = 36 J (3,4 . 10-2 Btu) , m = 4,4 lbm, V = 19,68 ft/s 14. Suponha um aeromodelo de 5 lbm voando a uma velocidade de 12 m/s num local onde a aceleração da gravidade é de 9,1 m/s. Suponha também que o aeromodelo esteja a 15 ft acima de um referencial. Calcule a energia total, em J e Btu, admitindo que esta energia esteja associada apenas a sua energia cinética e potencial. R: E = 258 J (0,24 Btu) Demais respostas: Massa específica: ρ=60 lbm/ft3 961,103 kg/m3 Energia: E=1,7 x 103 Btu 1793,67 kJ Entalpia específica: h= 2475 Btu/lbm 5757,12 kJ/kg Calor específico: cp=0,62 Btu/lb°F 2,596 kJ/(kg °C) Pressão: p=500 bar 7251,9 psi Volume específico: v=1,6 m3/kg 25,62 ft3/lbm Constante dos gases R=8,314 kJ/kmolK 1,9857 Btu/(lbmol R) Comprimento: L=3/4” 1,905 cm Potência: 150W 511,79 Btu/h 2. Fechado, pois não há entrada ou saída de massa na garrafa. 3. Aberto, pois há entrada e saída de massa (água). 4. (Tipo estufa de banheiro) Energia elétrica é convertida em energia térmica (na resistência) e energia mecânica (no ventilador). 5. a) Efetiva ou manométrica. b) Pabs = pman + patm = 2kPa + 101,325 kPa = 103,325 kPa. Não.
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