Exercícios de Introdução à Engenharia Química (Lista 1 - Conversão de Unidades)

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Universidade Federal do Espírito Santo 
Centro de Ciências Agrárias e Engenharia 
Departamento de Engenharia Rural 
Engenharia Química 
Disciplina: Introdução à Engenharia Química 
Professora: Ariany Binda Silva Costa 
 
Lista de exercício 1 
 
1) No topo de uma montanha a aceleração da gravidade é 9,60m/s². Calcule, neste local, o peso 
de um homem de massa de 100kg em newton, quilograma-força e libra-força. 
 
2) Uma coluna de diâmetro interno de 3,0mm contém mercúrio (⍴=13600 kg/m³) na altura de 
650mm. Calcule o peso da coluna em newtons e em quilograma-força. 
 
3) Quantas entidades elementares estarão contidas em: 
a) 10,0μ do gás H2. 
b) 98,765 ng do átomo H. 
c) 0,123 pg de íons H+. 
 
4) Sabendo que a massa específica do etanol a 20°C é 789,34kg/m³, calcule: 
a) O volume molar a 20°C. 
b) A quantidade de matéria e massa de etanol contida em um tambor de 200L a 20°C. 
c) O peso específico do etanol, onde a gravidade é 9,6m/s². 
 
5) Qual a diferença entre as pressões: barométrica, manométrica e absoluta. 
 
6) Transforme as seguintes pressões para pressão absoluta (em KPa) em um local onde a 
pressão barométrica é de 750mmHg: 
a) Vácuo de 8,00 inHg. 
b) 3,50 psig. 
c) 2,30 kgf/cm². 
 
7) A janela de uma câmara hiperbárica usada para inspeção em plataformas submarinas tem 
área de 80cm². Se a pressão interna da câmara deve ser mantida em 101,0kPa, que força, em 
newtons, deve ter a janela suportar se o mergulhador descer a uma profundidade de 400m. 
Considere a massa específica da água igual a 1050kg/m³. 
 
8) Explique o que são operações continuas e descontinuas. 
 
9) Um líquido de massa específica 100,0 lb/ft³ ocupa um volume de 250,0 ft³ em um tanque 
cilíndrico vertical de 6,0 ft de diâmetro. Se o tanque é aberto para a atmosfera, calcule a 
pressão hidrostática e a pressão absoluta no fundo do tanque expressas em: 
a) Quilopascal. 
b) Quilograma-força por centímetro quadrado. 
c) Libra-força por polegada quadrada. 
d) Metros de água. 
 
10) Um fluido (⍴=882,0 kg/m³) está contida em um vaso na altura de 2,25m em um dia em que a 
pressão barométrica é de 750mmHg. Calcule: 
a) A pressão manométrica no fundo do vaso em metros de fluido e em quilopascal. 
b) A pressão absoluta no fundo do vaso. 
 
11) Um manômetro de pressão relativa e um manômetro de pressão absoluta são usados para 
medir a pressão de um gás, obtendo-se as seguintes leituras: 1620mmHg e 2352mmHg. 
Calcule, em quilopascal, as pressões manométricas, absolutas e barométrica. 
 
12) Um fluido escoa em uma tubulação de 4 in de diâmetro interno que está a 8,0m de altura, 
onde a pressão barométrica é de 101 kPa. As condições de operação do fluido são: massa 
especifica= 850 kg/m³, vazão volumétrica=50m³/h e pressão manométrica =400 kPa. Calcule: 
a) As energias específicas: cinética, potencial e de pressão em joules por quilograma, em 
metros de fluido e metros de água. 
 
13) O número de Reynolds, importante na mecânica dos fluidos, é definido pela equação 
Re=(d.u.⍴)/μ, na qual: 
d= diâmetro; 
u=velocidade média do fluido; 
⍴=massa específica; 
μ=viscosidade absoluta do fluido; 
Calcule o número de Reynolds, conhecendo d=2in, u=1,5m/s, γ=lbf/ft³ e μ=0,3x10-4 lbf.s/ft². 
 
14) Por qual fator deverá ser multiplicada a constante dos gases ideais expressa em 
ft.lbf//(lbmol.R) para convertê-la em m³.(kgf/cm²)/(kmol.K). 
 
15) Comentem as diferenças de processos unitários e operações unitárias. 
 
16) A seguinte equação é dimensionalmente homogênea: 
𝐹 =
4𝐸𝑦
(1 − 𝜎2)(𝑅𝑑2)
[(ℎ − 𝑦) (ℎ −
𝑦
2
) 𝑡 − 𝑡³] 
na qual: E=módulo de Young; 
 σ= Razão de Poisson, adimensional; 
 d, y, h = distância; 
 R=razão de distâncias 
 F=força 
a) Quais as dimensões de t? 
b) Quais são as dimensões de E? 
17) A vazão volumétrica (q) de um fluido que escoa através de uma abertura no fundo de um 
tanque mantido com nível constante e aberto para a atmosfera, se for usado um sistema de 
engenharia, é dada por: 
 
 
 
 
 
 
 
𝑞 = 0,61𝐴0√
2𝑔𝑐∆𝑝
𝜌
 
na qual: A0=área transversal da abertura, 
h 
 ∆p=queda (diferença) de pressão através da abertura 
 ⍴= massa específica do fluido 
a) Mostre que esta equação é dimensionalmente consistente. Quais são as unidades da 
constante 0,61? 
b) Se o tanque foi mantido com nível constante de 6m acima do fundo e área transversal da 
abertura de 10cm², ache a vazão de água que passa pela abertura. 
 
18) Sabendo que as operações unitárias são divididas em grandes grupos, determine quais são os 
grupos e descreva cada um deles de maneira sucinta. 
 
19) Seja a equação: 
 
ℎ = 7,9𝑥10−4 (
𝑄/𝑁
𝑑2𝐶
) 
na qual h=coluna de líquido em m; 
 Q=vazão de líquido em gal/min; 
 N=número de orifícios; 
 d= diâmetro do orifício em in; 
 C= coeficiente de descarga, adimensional. 
Ache o novo valor da constante para expressar a equação em unidades SI. 
 
20) A capacidade calorífica do ácido clorídrico tem a unidade expressa em J/(g.mol)(°C), 
especificada pela seguinte relação: 
 
𝐶𝑝 = 132,1 + 1,47𝑥10
−2𝑇 
onde T= temperatura em °C. 
Modifique a fórmula para que a expressão resultante tenha unidade em BTU/(lb.mol)(R). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Centro de Ciências Agrárias e Engenharia 
Departamento de Engenharia Rural 
Engenharia Química