Departamento de Indstria Curso de Mecnica Industrial

Disciplina: Mquinas Trmicas Professor: Andr Luiz de Souza Arajo

EXERCCIOS

FUNDAMENTOS DA TERMODINMICA

1. Um tanque apresenta dois compartimentos separados por uma membrana. O compartimento A contm 1 kg de ar e apresenta volume igual a 0,5 m3. O volume da partio B 0,75 m3 e esta contm ar com massa especfica igual a 0,8 kg/m3. A membrana rompida e o ar atinge um estado uniforme. Determine a massa especfica do ar no estado final.

RESPOSTA: 1,28 kg/m3

2. A presso mxima no fluido utilizado em um macaco hidrulico 0,5 MPa. Sabendo que o macaco deve levantar um corpo com massa de 850 kg, determine o dimetro do conjunto cilindro-pisto que movimenta o corpo.

RESPOSTA: 0,146 m

3. Um conjunto cilindro-pisto apresenta rea da seo transversal igual a 0,01 m2. A

massa do pisto 100 kg e ele est apoiado nos esbarros mostrados na figura seguinte. Se a presso ambiente for igual a 100 kPa, qual deve ser a mnima presso na gua para que o pisto se mova?

RESPOSTA: 198 kPa

4. Um conjunto cilindro-pisto apresenta dimetro igual a 125 mm e contm leo hidrulico. A presso atmosfrica igual a 1 bar. Determine a massa do pisto sabendo que a presso no leo igual a 1.500 kPa. Admita g = 9,81 m/s2.

REPOSTA: 1.752 kg. 5. A rea da seo transversal da vlvula do cilindro mostrado abaixo igual a 11 cm2.

Determine a fora necessria para abrir a vlvula sabendo que a presso no cilindro 735 kPa e que a presso externa 99 kPa.

RESPOSTA: 700 N.

6. A diferena entre as presses no corredor e na sala de um laboratrio, provocada pela ao de um grande ventilador, foi medida com um manmetro de coluna dgua. Sabendo que a altura da coluna de lquido foi igual a 0,1 m, determine o mdulo da fora lquida que atua na porta que separa o laboratrio do corredor. Admita que a altura e a largura da porta so, respectivamente, iguais a 1,9 e 1,1 m e que a massa especfica da gua igual a 1.000 kg/m3.

RESPOSTA: 2.049 N

Vlvula

3

7. A presso ao nvel do mar igual a 1,025 bar. Suponha que voc mergulhe a 15 m de profundidade e depois escale uma montanha com 250 m de elevao. Admitindo que a massa especfica da gua 1.000 kg/m3 e a do ar 1,18 kg/m3, determine as presses que voc sente nesses dois lugares.

RESPOSTA: Pmar = 250 kPa, Pmontanha = 99,61 kPa

8. Dois reservatrios cilndricos e verticais esto repletos de gua lquida (massa especfica igual a 1.000 kg/m3). Um dos reservatrios (A) apresenta 2 m de dimetro e 10 m de altura, enquanto o outro (B) tem 4 m de dimetro e 2,5 m de altura. Determine as foras e presses que atuam no fundo dos dois tanques. Admita que a superfcie livre dos tanques esto expostas atmosfera.

RESPOSTA: FA = 626,4 kN e FB = 1.581,4 kN; PA = 199 kPa e PB = 125,5 kPa

9. A presso absoluta em um tanque igual a 85 kPa e a presso ambiente vale 97 kPa.

Se um manmetro em U, que utiliza mercrio ( = 13.550 kg/m3) como fluido baromtrico, for utilizado, qual ser a diferena de altura entre as colunas?

RESPOSTA: 90 mm

10. Um manmetro contm um fluido com massa especfica de 900 kg/m3. Qual ser a

diferena de presso indicada se a diferena entre as alturas das duas colunas for 200 mm? Qual ser a diferena entre as alturas das colunas se a mesma diferena de presso for medida com um manmetro que contm mercrio ( = 13.600 kg/m3)?

RESPOSTA: P = 1,77 kPa e h = 13,2 mm

11. Um submarino de pesquisa deve submergir at a profundidade de 4.000 m. Admitindo

que a massa especfica da gua do mar constante e igual a 1.020 kg/m3, determine a presso que atua na superfcie externa do casco do submarino na profundidade mxima de mergulho.

RESPOSTA: 40 MPa

12. A figura seguinte mostra um pisto especial montado entre as cmaras A e B. A

cmara B contm um gs, enquanto a A contm leo hidrulico a 500 kPa. Sabendo que a massa do pisto 25 kg, calcule a presso do gs no cmara B.

RESPOSTA: 5.996 kPa

13. Determine a(s) fase(s) para os seguintes casos:

a. gua T= 100 C p = 0,5 MPa b. Amnia T = -10 C p = 150 kPa c. R-12 T = 0 C p = 350 kPa d. R-22 T = 50 C v = 0,05 m3/kg e. R-22 p = 1 MPa T = 20 C f. R-22 p = 0,1 MPa v = 0,1 m3/kg g. R-22 T = -20 C p = 200 kPa

14. Determine a(s) fase(s) e o volume especfico para os seguintes casos: a. R-22 T = -25 C p = 100 kPa b. R-22 T = -25 C p = 300 kPa c. R-12 T = 5 C p = 0,2 MPa

15. Determine a(s) fase(s) e as propriedades que faltam (p, T, v e x) para os seguintes casos: a. gua p = 4 MPa x = 0,90 b. R-22 T = -20 C p = 150 kPa c. R-12 p = 300 kPa v = 0,072 m3/kg

B

gs

A leo

p0 = 100 kPa DB = 25 mm

DA = 100 mm

g