Unidade_1_-_Exercícios_Resolvidos

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Unidade 1 
Tópico 1 
1 – 
Dados: 
m = 2 kg 
g = 9,68 m/s² 
 
Força Peso: 
P = m.g 
P = 2 kg . 9,68m/s² 
P = 19,36 N 
 
2 – 
Dados: 
g = 9,80665 m/s² 
m = 2000 kg 
 
Força Peso: 
P = m.g 
P = 2000 kg . 9,80665 m/s² 
P = 19613,3 N 
 
 
3 – 
Dados: 
g = 31,9 ft/s² 
m = 1500 lb 
 
Força Peso: 
P = m.g 
P = 1500 lbm . 31,9 ft/s² 
P = 47850 lbm∙ft/s² 
A unidade no sistema inglês é lbf, a conversão se dá por: 1 lbf = 32,174 lbm∙ft/s² 
Dessa forma: 
1 lbf
P lbf
=
32,174 lbm ∙ ft/s
47850 lbm ∙ ft/s²
 
P = 1487,2 lbf 
 
4 – 
T = 25 °C = 298,15 K 
ρ = 13534 kg/m³ 
h = 0,950 m 
g = 9,807 m/s² 
 
Pressão: 
Patm = ρ.g.H 
Patm = 13534 kg/m³ . 9,807 m/s² . 0,950 m 
Patm = 126,09 x 10³ Pa ou 126,09 kPa 
 
 
5 – 
Dados: 
Diâmetro esférico = 7,5 m 
g = 9,807 m/s² 
a) 
Patm = 101 kPa 
ρgasolina = 750 kg/m³ 
H = diâmetro = 7,5 m 
P = Patm + ρ.g.H 
P = 101 . 10³ + (750 kg/m³ . 9,807 m/s² . 7,5 m) 
P = 156,16 . 10³ Pa ou 156,2 kPa 
 
b) 
Patm = 1 . 106 
ρr-134a = 1206 kg/m³ 
H = diâmetro = 7,5 m 
P = Patm + ρ.g.H 
P = 1 . 106 + (1206 kg/m³ . 9,807 m/s² . 7,5 m) 
P = 1088,7 . 10³ Pa ou 1089 kPa 
 
Tópico 2 
1 – 
Dados: 
m = 1 kg 
g = 9,807 m/s² 
 
Força Peso: 
P = m.g 
P = 1 kg . 9,807 m/s² 
P = 9,807 N 
 
2 – 
Dados: 
m = 120 lb (54,4 kg) 
P = 119 lbf (529,3 N) 
 
Força Peso: 
P = m.g 
119 lbf .
32,174 lbm∙ft/s²
1 lbf
= 120lbm . g 
g = 31,906 ft/s² 
 
Outra altitude onde g = 32,05 ft/s² 
P = m.g 
P = 120lbm . 32,05
ft
s2
 
P = 3846 lbm ∙
ft
s2
∙ 
1 lbf
32,174 lbm∙
ft
s2
f
 
P = 119,54 lbf 
 
 
3 – 
a) 2 L para in³ 
R.: 122 in³ 
b) 500 J para Btu 
R.: 0,474 Btu 
c) 75 km/h para ft/s 
R.: 68,35 ft/s 
d) 22 kN para tonelada força 
R.: 2,24 tnf 
e) 55 HP para kW 
R.: 41,01 kW 
f) 18 Milhas/h para km/h 
R.: 28,96 km/h 
 
4 – 
26 + 273 = 299 K e 16 + 273 = 289 K. 
 
5 – 
a) 45 °F 
R.: 7,2 °C 
b) -42 °F 
R.: - 41,1 °C 
c) 107 °F 
R.: 41,7 °C 
d) -91 °F 
R.: -68,3 °C 
 
 
Tópico 3 
1 – 
Dados: 
𝑉𝑣𝑎𝑝 = 0,1𝑚³ 
𝑉𝑙í𝑞 = 0,9𝑚³ 
Os valores das propriedades do R-134a na região de saturação podem ser encontrados na Tabela 
B.5.1. 
 
Fonte: Borgnakke e Sonntag (2013). 
 
Dados retirados da tabela: 
𝑣𝑙 = 0,000843
𝑚3
𝑘𝑔
 
𝑣𝑣 = 0,02671
𝑚3
𝑘𝑔
 
Equações: 
𝑉𝑙í𝑞 = 𝑚𝑙í𝑞 . 𝑣𝑙 
𝑚𝑙í𝑞 =
𝑉𝑙í𝑞
𝑣𝑙
=
0,1
0,000843
= 118,6 𝑘𝑔 
 
𝑉𝑣𝑎𝑝 = 𝑚𝑣𝑎𝑝 . 𝑣𝑣 
𝑚𝑣𝑎𝑝 =
𝑉𝑣𝑎𝑝
𝑣𝑣
=
0,9
0,02671
= 33,7 𝑘𝑔 
 
𝑚 = 𝑚𝑙í𝑞 + 𝑚𝑣𝑎𝑝 
𝑚 = 118,6 𝑘𝑔 + 33,7 𝑘𝑔 = 152,3 𝑘𝑔 
 
Título: 
𝑥 =
𝑚𝑣𝑎𝑝
𝑚
=
33,7𝑘𝑔
152,3𝑘𝑔
= 0,221 𝑜𝑢 22,1% 
Dessa forma, o recipiente contém 90% de vapor em volume (0,9m³/1,0m³), e apenas 22,1% de 
vapor em massa. 
 
 
2 – 
Processo à volume constante (tanque rígido) 
Dados: 
T1 = 520 °C 
P1 = 100 bar 
T2 = 270 °C 
P2 = ? 
Consultando tabela A-2, temos que Pressão à 270°C é de 54,99 barr. 
 
Fonte: Moran e Shapiro, 2013. 
 
Tópico 4 
1 – 
 
O CO2 será sólido, à 100 kPa, para T < 190 K. 
 
 
2 – 
a) Por meio da tabela B.5.2 
R.: 0,00665 m³/kg (Diferente do gabarito) 
 
Fonte: Borgnakke e Sonntag (2013). 
b) Considerando gás ideal. 
Dados: 
𝑃 = 3000. 103 
𝑇 = 100°𝐶 = 373,2 𝐾 
�̅� = 8,3145 
𝐽. 𝑚𝑜𝑙
𝑘𝑔. 𝐾
 
Mco2 = 102,3 . 10-3kg/mol 
Cálculo: 
𝑣 =
�̅�. 𝑇
𝑀. 𝑃
=
8,3145 . 373,2
102,3. 10−3 . 3000. 103
= 0,01014
𝑚3
𝑘𝑔