Exercícios de Física (Pressão Hidrostática, Empuxo, Calorimetria e Densidade)

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1ª Lista de Exercícios – Física Aplicada Farmácia – 2º Semestre de 2018
Prof. Dr. Antonio Carlos Aido de Almeida
Exercício 1
Conteúdo: Transmissão de Calor
Um novo material para embalagem foi submetido a teste de transferência de calor para determinar sua capacidade calorífica (C) tendo sua temperatura aumentada (ΔT) em 8°C ao receber a quantidade de calor (Q) equivalente a 3500 cal. Após definir a capacidade calorífica deste material, o mesmo foi submetido a um processo térmico de esterilização onde a temperatura variou de 35°C para 105°C. Tendo em vista que a capacidade calorífica (C) calculada no primeiro teste citado é uma característica constante para este novo material, determine qual foi a quantidade de calor (Q) trocado durante o processo de esterilização? Dado:  
Resposta: 30625 cal
Exercício 2
Conteúdo: Transmissão de Calor
Uma fundição deverá construir um reator de alumínio e para isso será necessário fundir cerca de 2000g deste material na temperatura (PF) de 660°C. Determine a quantidade de calor (Q) necessária para que se efetue tal fusão estando o material, inicialmente, a 100°C. Dado: calumínio= 0,22 cal/g.C e Lalumínio = 127 cal/g.
Resposta: 500400 cal
Exercício 3
Conteúdo: Densidade.
A densidade (d = m/V) é um importante parâmetro físico para reagentes e formulações dentro da área químico-farmacêutica, pois, relaciona massa e volume de fluidos. Analise as seguintes afirmações sobre a densidade dos materiais:
I. A temperatura influencia a densidade dos materiais sendo que, geralmente, promove uma redução da densidade diante de temperaturas elevadas.
II. Deseja-se adicionar 20g de um líquido de densidade 2,053 g/mL para o preparo de uma formulação. O volume deste líquido a ser pipetado corresponde a 9,74 mL.
III. Deseja-se adicionar 14 mL de um líquido de densidade 0,850 g/mL para o preparo de uma formulação. Ao convertermos esta quantidade para massa teremos 23g.
IV. Tendo-se dois líquidos imiscíveis A (d=0,75 g/mL) e B (d=1,54 g/mL), ao mantê-los em contato em um mesmo recipiente, o líquido A ficará abaixo e o líquido B acima devido a diferente de densidade entre eles.
Analisando as afirmações, estão corretas quais afirmações?
Resposta: I e II
Exercício 4
Conteúdo: Densidade.
Com o objetivo de determinar a densidade de um líquido A foi efetuada uma análise em picnômetro de 100 mL. Sabendo-se que a massa do picnômetro vazio corresponde a 50 g, a massa do picnômetro cheio de água corresponde a 152,72 g e que a massa do picnômetro cheio com o líquido A corresponde a 179,67 g, determine a densidade relativa do líquido A (Dado: dÁgua = 1 g/mL).
Dado: 
 
Resposta: 1,262 g/mL
Exercício 5
Conteúdo: Pressão Hidrostática e Empuxo.
A respeito da pressão hidrostática, característica dos fluidos, que por sua vez representam cerca de 30% das formulações farmacêuticas, se pode dizer:
A)
A pressão dos fluidos independe da altura dos mesmos.
B)
A pressão do fluido aumenta quanto mais próximo da parede do recipiente o fluido estiver.
C)
A pressão do fluido diminui com o aumento da temperatura em que o fluido se encontra dentro do recipiente.
D)
A pressão do fluido é igual em todos os pontos do recipiente onde este se encontra, mas varia com a densidade do mesmo
E)
A pressão do fluido é constante sob uma mesma altura em relação à superfície mas varia diante de alturas diferentes
Resposta: E (justificar todas alternativas)
Exercício 6
Conteúdo: Pressão Hidrostática e Empuxo.
A hipertensão arterial é o aumento desproporcionado dos níveis de pressão. A pressão arterial normal em um adulto alcança um valor máximo de 140 mmHg (milimetros de mercúrio) e mínimo de 90 mmHg. Indique qual alternativa apresenta os valores da pressão arterial máxima e mínima convertidas em bar. Dado: Na atmosfera, 1 bar = 760 mmHg.
Resposta: 0,18 e 0,12
Exercício 7
Conteúdo: Transmissão de Calor.
 Dentro de um calorímetro foram colocados em contato dois corpos, A e B, cujas temperaturas iniciais eram TA = 20°C e TB = 85°C. Calcule o calor específico do corpo B sabendo que a temperatura de equilíbrio para este sistema foi de 75°C e que as massas de A e B eram, respectivamente, 120g e 210g. Dado: cA = 0,800 cal/g.°C.
Fórmula:
 Resposta: 2,51
Exercício 8
Conteúdo: Transmissão de Calor.
Ácido acético e bromo, sob pressão de 1atm, estão em recipientes imersos em banhos na temperatura de 40°C. Nessas condições, qual é o estado físico predominante de cada uma dessas substâncias?
Dado: Tabela de PF e PE do ácido acético e bromo
	Substância
	PF (°C)
	PE (°C)
	Ácido Acético
	17
	118
	Bromo (Br2)
	-7
	59
Resposta: ácido acético líquido e bromo líquidos.
Exercício 9
Conteúdo: Transmissão de Calor.
À pressão ambiente, o iodo (I2) tem pontos de fusão e de ebulição superiores a 100°C. Um estudante colocou iodo sólido em um frasco limpo, que foi hermeticamente fechado. O frasco ficou em absoluto repouso à temperatura ambiente de 30°C. Após algum tempo, notou-se a formação de vapor de iodo (violeta) na tampa do frasco devido à:
Resposta: sublimação
Exercício 10
Conteúdo: Densidade.
Uma formulação emprega 12g de palmitato de isopropila (d=0,851 g/mL). Indique qual o volume desta substância deve ser pipetado para o preparo correto da formulação.
Dado: densidade = massa / volume.
Respota: 14,1 mL
Exercício 11
Conteúdo: Análise de Medições.
Foram efetuadas 5 medições da massa de um lote de comprimidos através de balança semi-analítica tendo como resultados os valores a seguir:
	Amostra
	A
	B
	C
	D
	E
	Massa (g)
	0,618
	0,625
	0,635
	0,645
	0,685
Ao determinarmos o valor da massa média e  desvio-padrão para esta amostra de comprimidos, obteremos respectivamente os valores:
Dado:
Resposta: 0,642 g e 0,026g
Continuação: Alguns de semestres anteriores (fazer também)
Empregou-se um picnômetro para determinar a densidade de um líquido A. Foram efetuadas as seguintes medições em uma balança digital de precisão 0,01g.
-massa do picnômetro vazio:     50,32 g
-massa do picnômetro contendo água destilada: 163,00 g
-massa do picnômetro contendo líquido A: 144,50 g
 Dado: densidade da água (padrão): 1,00 g.cm-3.
            Fórmula: dL = (mL / mp) x dp
 Determine a densidade do líquido A:
0,84 g.cm-3
0,886 g.cm-3
0,89 g.cm-3
1,13 g.cm-3
0,836 g.cm-3
Resposta: a)
Utilizou-se o método da balança hidrostática para medir densidade de uma amostra de vaselina líquida a partir da variação do empuxo. Para tanto, empregou-se um cilindro de alumínio como corpo de prova a ser pesado no ar, no líquido padrão (água) e na amostra (vaselina líquida). Após a análise foram obtidos os seguintes resultados:
- Peso do cilindro no ar (T) = 30,59 gf
- Peso do cilindro na água (T') = 18,25 gf.
- Peso do cilindro na vaselina (T'') = 20,15 gf.
Determine, a partir destes dados, o valor da densidade relativa à vaselina líquida.
Dados:
dÁgua = 1,00 g.cm-3
 
Empuxo da água = Eágua = (T-T')
Empuxo da vaselina = Evaselina = (T-T'')
damostra = (Eamostra / Epadrão) x dpadrão
0,846 g.cm-3
1,10 g.cm-3
1,00 g.cm-3
0,900 g.cm-3
1,104 g.cm-3
Resposta: a)
A pressão exercida por um fluido estático aumenta com:
O aumento da altura da coluna de líquido.
A diminuição da viscosidade.
A diminuição da densidade do fluido.
A diminuição da altura da coluna de líquido.
A diminuição da aceleração da gravidade.
Resposta: a)
Misturam-se 100 g de um líquido de densidade 0,5 g/cm3 com 800 g de um líquido de densidade 0,8 g/cm3. Determinar a densidade da solução.
Resposta: 0,75 g/cm3
240 g de uma certa substância foram adicionados a 960 g de água cuja densidade é 1 g/ml. O volume obtido da solução é de 1 litro. Qual a densidade da solução em g/ml ?
Resposta: 1,2 g/ml
Qual o volume de álcool etílico que devemos misturar com 80 cm3 de água destilada para obtermos uma solução alcoólica de densidade 0,93 g/ml ? Despreze qualquer concentração de volume que acompanha a mistura. Dados: dágua= 1 g/ml, dálcool=0,79 g/ml.
Resposta: 40 cm3
A densidade de uma certa amostra de oxigênio é 1,43 kg/m3. Qual é a sua densidade em g/cm3 e em kg/l ?
Resposta: 1,43.10-3 g/cm3 e 1,43.10-3 kg/l
Misturam-se 100 g e 200 g, respectivamente, dos líquidos A e B, obtendo-se uma mistura homogênea com 400 cm3 de volume total. Calcule a densidade da mistura.
Resposta: 0,75 g/cm3
 Dois líquidos A e B, miscíveis entre si, de volumes iguais e densidades dA= 0,4 g/cm3 e dA= 0,3 g/cm3, são misturados. Qual é a densidade da mistura ? 
Resposta: 0,35 g/cm3
Foi obtida uma mistura homogênea de densidade dA= 0,8 g/cm3 a partir de 200 g de uma substância X e de 600 g de outra Y. Calcule o volume da mistura.
Resposta: 103 cm3 (1 litro)
Um agente anestésico tem uma densidade d=1,86 g/cm3 e está num tubo de ensaio de volume V=10 ml. Determine a massa do anestésico.
Resposta: 18,6 g
Com o objetivo de determinar a densidade de um líquido A e de um comprimido B, foram executados os ensaios indicados a seguir, utilizando-se um picnômetro.
Ensaio 1: Mede-se a massa do picnômetro e obtém-se 50 g. Com o picnômetro cheio de água destilada, o conjunto possui massa 152,72 g. Substituindo-se a água destilada pelo líquido A, o conjunto passa a ter massa 179,67 g. A densidade da água destilada é 1 g/cm3.
Ensaio 2: Usando-se o mesmo picnômetro, introduz-se no picnômetro cheio de água destilada um comprimido B de massa 5,56 g. A massa do conjunto é de 157, 60 g.
Calcular:
a densidade do líquido A;
a densidade do comprimido B.
Respostas: a) 1,262 g/cm3; b) 8,176 g/cm3
(QUESTÃO DE ESTUDOS DISCIPLINARES) Na indústria farmacêutica, a importância e os riscos com o controle de qualidade são bem maiores devido aos aspectos morais e éticos que estão relacionados com o fator de produção de medicamentos, e em farmácias de manipulação, também é de suma importância para assegurar a qualidade microbiológica e físico-química das matérias-primas e produtos acabados, garantindo eficácia, segurança e credibilidade dos medicamentos dispensados à população (Ferreira, A.O. Guia Prático de Farmácia Magistral. 2.ed.Juíz de Fora, 2002). Durante testes relacionados a garantia da qualidade, um farmacêutico mediu, com auxílio de micrômetro, a dimensão de 5 cápsulas de furosemida produzidas em sua farmácia de manipulação obtendo como resultados: 28,00, 28,20, 28,50, 28,25 e 28,35 mm. Entre as alternativas, a seguir, qual a que contém o valor do desvio padrão. Dado: 
Resposta: b) 0,19 mm
TABELA DE CONVERSÃO DE UNIDADES DE PRESSÃO
	Atm
	kgf/cm2
	Psi
	milibar
	Pol. Hg
	mmHg
	m.c.a
	Bar
	Pascal
	1,000
	1,033
	14,696
	1,103
	29,92
	760
	10,33
	1,013
	1,013.105
A transfusão de sangue é feita ligando-se, à veia do paciente, com um tubo, uma bolsa contendo plasma (d = 1,04 g/cm3) a uma altura h acima do paciente. Dado: g = 9,8 m/s2
Se a altura h for 1 m, qual será a pressão do plasma ao entrar na veia em mmHg ?
A que altura mínima deve ser colocada a bolsa de plasma se a pressão venosa for 3 mmHg ?
 (Observação: Devido à viscosidade do plasma, a bolsa deve ser colocada em alturas maiores que as calculadas)
Respostas: a) 76,465 mmHg; b) 39,2.10-3 m
A área de seção transversal de uma seringa hipodérmica é 3 cm2 e a da agulha, 0,6 mm2. Pergunta-se:
Qual a força mínima que deve ser aplicada ao êmbolo para injetar o fluido na veia, se a pressão sanguínea venosa for 12 mmHg ?
Qual a pressão manométrica do fluido dentro da seringa se a força aplicada ao êmbolo for uma vez e meia maior que a força mínima ?
Respostas: a) 0,48 N; b) 2400 Pa