Fenômenos de Transporte PROF. BENFICA

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1 Fenômenos de Transporte PROF. BENFICA LISTA 1 Conceitos Iniciais 1) Faça as seguintes conversões de unidades: a) 45 km/h em m/s. b) 100 m/s em km/h. c) 600 W em hp. d) 35 hp em Btu/h. e) 500 mmhg em kgf/cm 2 f) 1000 in em km. g) 2000 g/cm 3 em kg/m 3. h) m em UA. 1

2 2) A constante de gravitação universal, em unidades do SI, é 6, N.m 2 /kg 2. Expresse esse valor em dyn.cm 2 /g 2. 3) Segundo a definição, os sólidos não podem ser classificados como fluidos. Justifique a sua não inclusão. 4) Discuta, em linhas gerais, o princípio da aderência. 5) Considere a figura abaixo. Sabe-se que o ângulo que a força F, de módulo 50 N, forma com a superfície (cuja área é de 0,5 m 2 ) é de 65º. Nessas condições, determine o módulo das componentes de F e a pressão aplicada sobre a superfície. 6) Nas figuras 1 e 2 abaixo, a mesma força F é aplicada perpendicularmente à superfície através de um prego. No primeiro caso, a superfície da ponta do prego pode ser aproximada para um círculo de raio 1, m. No segundo caso, a extremidade oposta pode ser aproximada para um círculo de raio m. Calcule a razão entre as pressões p 1 e p 2. 7) Calcule a tensão média de cisalhamento de uma força constante de 120 N, aplicada com um ângulo de 55º em relação a superfície livre de um fluido com área exposta de 240 cm 2. 8) Calcular o peso específico, o volume específico e a massa específica de 6 m³ de óleo que apresenta a massa de 4800 kg. Considere a aceleração da gravidade igual a 10 m/s². 9) Sabendo-se que 800 g de um líquido enchem um cubo de 0,08 m de aresta, qual a massa específica desse fluido? 10) A massa específica relativa do ferro é 7,8. Determinar a massa específica e o peso específico no Sistema Internacional. Considere o peso específico da água como sendo N/m³. 11) Calcule a viscosidade cinemática de um fluido que apresenta viscosidade dinâmica 0,01 N.s/m 2 e massa específica equivalente a 0,75 g/cm 3. Expresse a sua resposta em m 2 /s e em cm 2 /s (St, Stoke). 12) A massa específica relativa de uma substância é 1,3. a) Calcule a sua massa específica. b) Calcule a massa desse substância suficiente para preencher um cilindro de 2 m de altura e raio da base igual a 50 cm. c) Determine o raio da maior esfera que pode ser preenchida com 280 kg dessa substância. 2

3 13) Calcular o peso específico, o volume específico e a massa específica de 6 m³ de óleo que apresenta a massa de 4800 kg. Considere a aceleração da gravidade igual a 10 m/s². 14) A massa específica do mercúrio é 13,6 g/cm³. Considerando a aceleração da gravidade de 9,8 m/s², determinar: a) O peso específico no sistema internacional. b) A massa contida num reservatório esférico de raio 15 cm totalmente cheio com mercúrio. 15) Um cubo oco de alumínio apresenta 100g de massa e volume de 50 cm³. O volume da parte vazia é de 10 cm³. Qual a densidade do cubo e a massa específica do alumínio? 16) Ao misturar dois líquidos distintos A e B, nota-se: O líquido A apresenta volume de 20 cm³ e densidade absoluta de 0,78 g/cm³. O líquido B tem 200 cm³ de volume e densidade absoluta igual a 0,56 g/cm³. Determine em g/cm³ a densidade apresentada por essa mistura, considerando os volumes como aditivos. 17) Três frascos de vidro transparentes, fechados, de formas e dimensões iguais, contêm cada um a mesma massa de líquidos diferentes. Um contém água, o outro, clorofórmio e o terceiro, etanol. Os três líquidos são incolores e não preenchem totalmente os frascos, os quais não têm nenhuma identificação. Sem abrir os frascos, como você faria para identificar as substâncias? A densidade (d) de cada um dos líquidos, à temperatura ambiente, é: d(água) = 1,0 g/cm 3 d(clorofórmio) = 1,4 g/cm 3 d(etanol) = 0,8 g/cm 3 18) Um cubo maciço de aresta igual a 10 cm, tem massa igual a 10 kg. Qual é, em g/cm 3, a massa específica do material de que é feito esse cubo? 19) Um tanque contendo 5, litros de água, tem 2,0 metros de comprimento e 1,0 metro de largura. Calcule a pressão hidrostática exercida pela água, no fundo do tanque. 20) Em um recipiente há um líquido de densidade 2,56g/cm³. Dentro do líquido encontra-se um corpo de volume 1000cm³, que está totalmente imerso. Qual o empuxo sofrido por este corpo? 21) Diferencie os conceitos de fluido ideal e fluido incompressível, citando suas utilizações e restrições de uso. 22) Os tanques da figura abaixo são preenchidos com óleo leve, cuja massa específica é de 820 kg/m 3. Calcule a pressão sobre a base em cada um dos casos. 23) A viscosidade dinâmica de um óleo é kgf.s/m 2 e o peso específico relativo é 0,82. Determinar a viscosidade cinemática nos sistemas MKS e CGS. 24) Têm-se duas placas planas, sendo uma delas móvel de área 2,0 m 2 e a outra extensa e fixa, distanciada de 1 mm. Entre elas há fluido de viscosidade absoluta 0,001 kgf.s/m 2. Sabendo-se que a velocidade com que a placa se movimenta é de 1 m/s constante, que o perfil de 3

4 velocidades é linear, indicar o sentido das tensões de cisalhamento atuantes na placa fixa e móvel e calcular o valor da força propulsora F. 25) Duas placas planas paralelas estão situadas a 3 mm de distância. A placa superior move-se com velocidade de 4 m/s, enquanto que a inferior está imóvel. Considerando que um óleo (ν = 0,15 stokes e ρ = 905 kg/m 3 ) ocupa o espaço entre elas, determinar a tensão de cisalhamento que agirá sobre o óleo. 26) A figura a seguir mostra uma caixa cúbica de aresta a = 20 cm e massa M = 10 kg, imersa em água, sendo mantida em equilíbrio por um fio muito leve preso ao teto. Determine a tração no fio, em newtons. 27) Foi obtido, para o peso de uma pedra, pesada no ar, o valor de 6N. Quando pesada totalmente mergulhada em água, encontrou-se um peso aparente de 4N. Qual a densidade da pedra? 28) Uma caixa com forma de paralelepípedo retângulo, de dimensões 160 cm, 60 cm e 20 cm, flutua em água de massa específica 1g/cm 3. Ivo observa que seu irmão, ao entrar na caixa faz com que ela afunde mais 5 cm abaixo da superfície livre da água. Após alguns cálculos, Ivo pode calcular a massa do seu irmão. Qual o valor encontrado? 29) Um cubo de borracha de massa 100 g está flutuando em água com 1/3 de seu volume submerso. Sabendo-se que a densidade da água é de 1g/cm 3 e tomando-se como aceleração da gravidade g = 10 m/s 2, qual é o volume do cubo de borracha? 30) Considere o gráfico abaixo, representativo de uma transformação isobárica. Nas condições 1 e 2 a temperatura é de 27ºC. 4

5 a) Determine a temperatura da amostra 2 ao ocupar um volume de 4 L. b) Determine o volume ocupado pela amostra 1 quando sua temperatura subir para 54ºC. 31) Um pneu de bicicleta é calibrado a uma pressão de 4 atm em um dia frio, à temperatura de 7 C. O volume e a quantidade de gás injetada são os mesmos. Qual será a pressão de calibração no pneu quando a temperatura atinge 37 C? 32) Durante o inverno do Alasca, quando a temperatura é de 23 C, um esquimó enche um balão até que seu volume seja de 30 L. Quando chega o verão a temperatura chega a 27 C. Qual o inteiro mais próximo que representa o volume do balão, no verão, supondo que o balão não perdeu gás, que a pressão dentro e fora do balão não muda, e que o gás é ideal? 33) Certa massa de gás hidrogênio ocupa um volume de 100 litros a 5 atm e 73ºC. A que temperatura, em ºC, essa massa de hidrogênio irá ocupar um volume de 1000 litros na pressão de 1 atm? 34) Uma determinada massa de gás oxigênio ocupa um volume de 12 L a uma pressão de 3 atm e na temperatura de 27 C. Que volume ocupará esta mesma massa de gás oxigênio na temperatura de 327 C e pressão de 1 atm? 35) Um gás ideal, confinado inicialmente à temperatura de 27 C, pressão de 15 atm e volume de 100L sofre diminuição no seu volume de 20L e um acréscimo em sua temperatura de 20 C. Qual a pressão final do gás? 5