Exercacios 1 Propriedades Dos Fluidos

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FENÔMENOS DE TRANSPORTE - LISTA DE EXERCÍCIOS 1 
Propriedades dos fluidos 
Marcelo Costa Dias 
1) Determine a densidade absoluta e o peso específico do ar nos sistemas de unidades (SI, MK*S, cgs) em 
condições normais (15 ºC e 101,3 kPa absolutos, R 287 J/kg.K). (Resp. 1,226 kg/m³; 12,03 N/m³; 1,226 .10-3 
g/cm³) 
2) Um escritório de engenharia projetou uma residência sem levar em conta as condições climáticas e de 
conforto ambiental, a equipe de engenheiros justificou para o proprietário que não haveria problema nenhum 
em relação a temperatura interna do imóvel e que ela nunca ia baixar de 20 ºC mesmo a temperatura externa 
se mantendo a – 25 ºC porque não há corrente de ar (vento) no local onde o imóvel foi construído. Levando 
em conta uma pressão externa de 95 kPa e uma pressão interna (dentro do imóvel) normal. Você acha que 
haveria movimentação de ar de dentro para fora (infiltração), mesmo sem vento? Explique 
3) No período da manhã ao sair para a biblioteca um estudante de engenharia calibrou os pneus do seu 
automóvel com 240 kPa quando a temperatura estava a 15 ºC, durante o 
dia o carro ficou sob “sol” forte. A tarde ao sair para ir embora após ter 
estudando Fenômenos de Transportes o dia todo notou que ao passar por 
buracos na rua os pneus pareciam estar “pedrados” (muito cheios). Este 
efeito se deve a pressão interna dos pneus, determine a pressão que os 
pneus estavam quando o estudante foi embora, considerando um dia 
atípico de verão onde a temperatura média na rua e nos pneus atingiu 47 
ºC, e qual das figuras representa a calibragem do pneu na situação 
anormal que o estudante percebeu. (Resp. 277,9 kPa) 
 
4) A figura abaixo representa um poço produtor de dióxido de carbono em um campo petrolífero, suponha-se 
que o gás esteja inicialmente, à pressão absoluta de 35 N/m² e à temperatura 
de 17 ºC. Em seguida esse gás é comprimido em um reservatório à pressão 
de 87 N/m², em condições isotérmicas. Determine o seu volume específico 
nas condições inicial e final. (Resp. 159,63 m³ / N e 64,22 m³ / N.) 
 
 
 
5) Uma empresa de ônibus tem um reservatório de ar comprimido conforme o da figura abaixo com 1,5 m de 
raio e 4 m de comprimento, o reservatório está sob uma pressão absoluta de 60 kPa e temperatura de 60 ºC, 
determine a massa de gás no tanque. Caso fosse uma 
sala de aula medindo 4 m x 6 m x 3 m e com uma 
temperatura de 20 ºC qual seria o peso do ar no 
interior da sala? (Resp. 17,8 kg; 850,4 N) 
 
 
6) Ao realizar um transporte para uma refinaria o cargueiro da figura transporta 1,5 x 106 barris de petróleo 
bruto. Determine o peso do petróleo se a sua densidade relativa for de 
0,940. Considere que cada barril contém 42 galões, e existem 7,48 
gal/pés³. São dados ainda: o peso específico da água nas condições 62,4 
lb/ft³. (Resp. 499 x 106 lb) 
 
7) Em uma estação turística um balão esférico de 8 m de diâmetro é preenchido com hélio a uma temperatura 
de 28 ºC a uma pressão absoluta de 106 kPa. Após o balão estar cheio determine o peso do hélio contido no 
balão. Dado: RHe 2,077 kJ/kg.K. (Resp 446 N) 
 
 
 
8) Em uma indústria um engenheiro projetou o reservatório esférico da figura abaixo com aço de 20 mm de 
espessura. No reservatório será armazenado dióxido de carbono a uma pressão absoluta de 1,35 Mpa e 
temperatura de 20 ºC, determine o peso total do tanque. A densidade do aço é 7,85 Mg/m³, e o diâmetro 
interno do tanque é de 3 m. (Resp. 47,5 kN) 
 
9) As nuvens formam-se a partir da condensação do vapor de água existente em ar úmido na atmosfera. A 
condensação inicia-se quando mais moléculas de vapor de água são adicionadas ao ar já saturado ou 
quando a sua temperatura diminui. É o arrefecimento de ar úmido que se eleva na atmosfera que dá origem 
à formação de nuvens. A elevação do ar é um 
processo chave na produção de nuvens que 
pode ser produzido por convecção, por 
convergência de ar, por elevação topográfica ou 
por levantamento frontal. 
 
Uma nuvem de chuva tem volume aproximado de 6,50 milhas³ e uma altura média de cima para baixo, de 
350 pés. Um recipiente cilíndrico com 6 pés de diâmetro coleta 2 pol. De água após a chuva cair da nuvem, 
estime o peso total da chuva que caiu da nuvem. 1 milha = 5280 pés. (Resp. 
 
 
10) Um determinado fluido trabalhando em uma temperatura particular apresenta a viscosidade de µ = 0,354 
N.s/m². Determine sua viscosidade cinemática no SI e em CGS se sua densidade for 0,868. (Resp. – 0,408 x 
10-3 m²/s; 4,08 cm²/s) 
11) Determinado teste experimental usando sangue humano a 30 ºC indica que ele exerce uma tensão de 
cisalhamento de 0,15 N/m² na superfície A, onde o gradiente de velocidade medido na superfície vale 16,8 s-
1. Sabendo que o sangue é um fluido não newtoniano, determine sua viscosidade aparente na superfície. 
(Resp. 8,93 x 10-3 N.s/m²) 
 
12) Uma experiência consiste em aplicar uma força de 3 mN na placa da figura abaixo, a linha AB no líquido 
permanece reta e possui uma taxa de rotação angular de 0,2 rad/s. Se a área da superfície da placa em 
contato com o líquido é de 0,6 m², determine a viscosidade do fluido. (Resp. 0,025 N.s/m²) 
 
13) Os mancais são elementos de máquinas que sevem para apoio fixo para eixos. Geralmente são compostos 
de uma estrutura de ferro fundido e bipartida (base tampa), que encerra o casquilho, no qual gira o eixo. 
Existem alguns tipos de mancais, tais como os de escorregamento, deslizamento ou bucha; rolamento; 
hidrodinâmicos; hidrostáticos e aerostáticos. Se uma força de 2 N faz com que um eixo de 30 mm de 
diâmetro deslize por um mancal lubrificado com uma velocidade constante de 0,5 m/s, determine a 
viscosidade do lubrificante e a velocidade constante do eixo quando a força for 8 N. Suponha que o fluido é 
newtoniano e o perfil de velocidades seja linear. O espaço entre o mancal e o eixo é de 1 mm. (Resp. 0,8498 
N.s/m²; 2 m/s) 
 
14) Considere uma placa com ,015 m de largura que passa entre duas camadas A e B, de óleos diferentes, e 
com viscosidades µA = 0,03 N.s/m² e µB = 0,01 N.s/m². Determine a força necessária para mover a placa a 
uma velocidade constante de 6 mm/s. Despreze qualquer atrito nos suportes das extremidades. (Resp. 1,35 
mN) 
 
 
 
 
15) Em um posto de gasolina foi detectado um vazamento em um dos tanques de combustível, o tanque que 
apresentava o vazamento estava com gasolina µg = 0,317 x 10-3 N.s/m², e tinha uma longa rachadura na sua 
lateral, com abertura média de 10 µm. A velocidade de escoamento na rachadura é aproximada pela 
equação u = 10 x 109 [(10 x 10-6) y – y²] m/s, onde y está em metros, medidos de baixo para cima da 
rachadura. Determine a tensão de cisalhamento no fundo, em y = 0, e a altura da rachadura onde a tensão 
de cisalhamento na gasolina é zero. (Resp. 31,7 N/m²; y = 5 µm) 
 
16) Provavelmente você já gravou um CD, viu um CD ser gravado, ou pelo menos já ouviu falar que se grava 
CDs de música, filmes ou dados, desses que utilizamos nos computadores ou mesmos em aparelhos 
portáteis como DVDs ou multimídia dos automóveis. 
Algumas características desses aparelhos são as seguintes: a cabeça 
de leitura e gravação possui uma área de 0,04 mm² em sua superfície, e 
esta, é mantida a 0,04 µm acima do disco que gira a uma taxa constante 
de 1800 rpm. Determine o torque necessário que deve ser aplicado ao 
disco para vencer a resistência ao cisalhamento por atrito do ar entre a 
cabeça e o disco. O ar circundante está na pressão atmosférica a uma 
temperatura de 20 ºC. Dado: µar = 18,1 x 10-6 N.s/m². (Resp. 0,218 
µN.m) 
 
17) Visco é um sistema inovador (patenteado pela Behr) para o arrefecimento dos radiadores e 
consequentemente dos motores dos veículos. Cujo princípio de funcionamento se difere dos eletro-
ventiladores, devido ao aproveitamento da energia gerada pelo motor e transmitida para a embreagem 
viscosa,através do eixo virabrequim ou por transmissão por correias. No Brasil sua grande aplicação se dá 
nos veículos que possuem alto torque (caminhões, ônibus, caminhonetes). Porém na Europa é muito 
aplicado nos carros de passeio, de alta performance (BMW, Mercedes, Porsche, além de caminhonetes, 
caminhões, ônibus). Considere uma embreagem viscosa que contém dois discos A e B, com suas 
velocidades ωA = 50 rad/s e ωB = 20 rad/s, respectivamente. Determine o torque necessário para sustentar o 
movimento do disco B. O espaço t equivale a 0,1 mm, e está preenchido com óleo SAE 10 para o qual µ = 
0,02 N.s/m². (Resp. 0,942 N.m) 
 
 
18) A fita adesiva dupla face seve para emendar, fixar, montar, laminar e colar diversos tipos de superfícies. Há 
uma variedade de fitas dupla face que você pode encontrar no 
mercado e cada uma delas apresenta uma função específica, dentro 
daquelas citadas anteriormente. São de fácil aplicação, apresentam 
adesividade nas duas faces que são protegidas por papel Kraft 
siliconado. Esta proteção permite que você cole primeiro uma face e 
depois a outra, dando liberdade de trabalho, sem que você fique 
colando seus dedos na fita dupla face durante a execução do serviço. 
A produção de fita dupla face pode ser feita com a máquina da figura 
abaixo e neste caso por exemplo, uma fita com 10 mm de largura 
passa por um aplicador, que aplica uma camada de cola (fluido 
newtoniano) µ = 0,830 N.s/m² de cada lado da fita. Se a lacuna entre 
cada lado da fita e a superfície do aplicador é de 0,8 mm, determine 
o torque T quando r = 150 mm necessário para girar o carretel a 0,5 
rad/s. (Resp. 7 mN.m) 
 
19) Um viscosímetro é feito com um cilindro de 12 cm de raio que gira no interior de outro, que está fixo, e cujo 
raio mede 12.6 cm. Os eixos dos cilindros são concêntricos e ambos têm 30 cm de comprimento. É 
necessário aplicar um torque de 9 kg.cm para manter a velocidade de rotação em 60 rpm. Determinar a 
viscosidade do fluido que preenche o espaço entre os cilindros. (Resp. 0,0251 kg.s / m²) 
20) Motores de combustão interna que queimam combustíveis de hidrocarboneto, o dióxido de carbono que é 
produzido eventualmente e escapa para a atmosfera, contribuindo, assim, para a poluição do meio ambiente. 
Calcule a massa específica, o peso específico, a viscosidade e a viscosidade cinemática do dióxido de 
carbono a uma pressão de 200 kPa absolutos e 90 ºC, R CO2 189 J/kg.K. (Resp. 2,915 kg/m³; 28,6 N/m³; 
2.10-5 N.s/m²; 6,861 .10-6 m²/s) 
21) Em um motor de combustão interna monocilíndrico, um pistão sem anéis é projetado para deslizar livremente 
dentro do cilindro vertical. A lubrificação entre o pistão e o cilindro é mantida por uma fina película de óleo. 
Determine a velocidade com o qual o pistão de 120 mm de diâmetro cairá dentro do cilindro de 120,5 mm de 
diâmetro. O pistão de 850 g tem 5 cm de comprimento. O lubrificante é o óleo SAE 10W – 30 a 30 ºC. (Resp. 
1,106 m/s)