aula_4_22014

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Quarta aula de

laboratório de ME4310Segundo semestre de 2014

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Vamos fazer mais

alguns exercícios

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Iniciamos peloitem b), ouseja, pelaleitura do

barômetro

)abs(²m

kgf 10404 p

13600765,0 p p p

ar

ar BA

Para o item a), nós evocamos oteorema de Stevin e o aplicamos nomanômetro diferencial interno:

a

b

²m

kgf 4,10173 p

13600745,010404101026,0101010 p

²m

N10404 p p

101026,0101010 p p

h p p

atm

atm

ar b

atma

1Hg ba

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c

²m

kgf

4,8859 p

10109)4,1017310404( p

p p p

m

m

extintm

No item d), nós evocamos oteorema de Stevin e o aplicamos nomanômetro diferencial externo:

d

NESTE ITEM EVOCA-SE ALEITURA DE UM MANÔMETRO

METÁLICO TIPO BOURDON,

NO CASO UM VACUÔMETRO.

mm17h

13600

4,1017310404h13600h4,1017310404

h p ph p p

3

33

Hg3atmar Hg321

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Para uma dada vazão na bancada, pede-se especificar o desnível do fluido

manométrico que será utilizado no manômetro diferencial em forma de U que

será instalado entre a entrada e saída da bomba.

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Dados:pme = -210 mm Hg ; pms = 300 kPa;rHg = 13534 kg/m³ e rágua = 998 kg/m³

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O recipiente da figura apresenta os fluidos (A) e (B) no mesmo nívelsuperior. Ao retirar a rolha, o nível (B) desce e o nível (A) sobe. Nanova posição de equilíbrio o desnível entre (A) e (B) é de 10 cm.Pergunta-se:

a) Qual o peso específico B ?b) Qual a pressão em kPa sobre o

fluido (B) antes de retirar arolha?

c) Qual a nova cota do fluido (B),

em relação ao fundo dorecipiente após a retirada darolha?

Dados:

²cm50A

²cm200A

B

A

³m N104A

Dado:

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fluido (A) = 10000N/m³

Fluido B = B

³m

N11250082,102,1100009,0

cm8210y10yy

cm2y10yy4y4y50y200y

BBB

'

'''''

A figura ao ladomostra o fluido Bdescendo e o A

subindo.

Esta é uma situação totalmente possível de ser observada na pratica!

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O item c estáresolvido na

própriafigura!

c

cm1828190y190zfinal

kPa125,1Pa1125 p p112509,0100009,0 p gásgásatm b

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Determinação da massa específica de um gás,tanto em sistemas fechados como em sistemas

abertos.

Para isto, evocamos a equação de Clapeyron.

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nRT pV p = pressão absoluta do gás que no SI será

em N/m² ou Pa

V = volume do gás no SI em m³n = número de mols = m/M, onde m =

massa e M = massa molecular do gásR = constante universal do gás que no SI

seria em J/(mol x K)T = temperatura na escala absoluta, ou

seja, Kelvin, onde tK = tC + 273,15 (ou273)

Físico e engenheiro civil francês,Benoit-Pierre-Émile CLAPEYRON

K mol

cal98,1

K mol

LmmHg3,62R

K molLatm082,0

K molerg10314,8

K molJ314,8R 7

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1. Qual é o volume ocupado por um mol degás perfeito submetido à pressão de5000N/m² (abs), a uma temperatura igual a

50°C?Resposta: V = 537,1 L

A equação anterior é

apropriada parasistemas fechados, ou

seja, onde conhecemoso volume, porém éinadequada parasistemas abertos.

Alteração da equaçãode Clapeyron para

sistema aberto.

K kg

J287

K s

m287R

TR

p

TM

R

m

V p

TR MmV p

TR nV p

2

2

ar

gás

r

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Algumas companhias tabagistas já foram acusadas de adicionarem amônia aos cigarros,

numa tentativa de aumentar a liberação de nicotina, o que fortalece a dependência.

Suponha que uma amostra de cigarro libere 2,0 mol de amônia, a 27°C e 1 atm. (Dado: R

= 0,082 atm × L / K x mol).

O volume de NH3 gasoso, em mL, será, aproximadamente

(A) 492; (B) 4,92; (C) 0,492; (D) 0,0492; (E) 0,00492

Mais doisexercícios:

Num recipiente de 41 litros são colocados 5,0 mols de um gás perfeito à temperatura de

300 K. Qual a pressão exercida pelo gás nessas condições? (R = 0,082 atm · L/K · mol)

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Determine o peso específico do ar

quando o mesmo encontra-se emum local onde a pressão absolutaigual a 700 mmHg e está a umatemperatura de 300C.Dado:

K s

m287R 2

2

ar

TR p

TM

R

m

Vp

TR M

m

Vp

TR nVp

gas r

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3arar

24

2

ar

ar

atm

m

N8,108,91,1g

)m

kg

(m

sN

1,115,303287

8,93241

15,273302878,93241

Pa8,93241760

700101234p

r

r

r

Resolvendo:ATRAVÉS DO VALOR DO

PESO ESPECÍFICO DO ARCALCULADO, VAMOS

REFLETIR SOBRE OTEOREMA DE STEVIN

APLICADO AO GÁS

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Paoum

N30003,010000pp

hhpp

Paoum

N924,003,08,10pp

hhpp

234

34agua34

212

12ar12

Podemos constatar que a diferença de pressão no ar não

seria lida, já a diferença na água seria. Por este motivo em

instrumentação é comum .se considerar a pressão de um

gás como sendo constante, para não se esquecer desta

informação lembre-se da calibração de um pneu em um

posto de gasolina.

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Mais um de prova!

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)0,1(³m

N7,3176434,0

10800

0,34100000,28a)8000

Pa)ou(²m

N8000100008,0mca8,0 p p

mm

m

ar m

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)0,1(³m

N7,3176434,0

10800

0,34100000,28a)8000

Pa)ou(²m

N8000100008,0mca8,0 p p

mm

m

ar m

(0,5)mmHg9,7051000136000

96000h

)5,0(Pa96000 p

p8000104000

p p p

Pa)ou(²m

N104000kPa104 p) b

Hg

atm

atm

atmar ar

ar

local

local

localabs

abs

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5,0cm75,5425,10652

x65H

)5,0(m205,005,37647

7700x

x35,1588210800x7,31764x100002500600

2

xLx10000x25,01000006,00

)c

'

mm

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cm0,55,20

133d

4

d5,20

4

133

)d

2

22

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2.14 – A figura mostra o ar contido num recipiente,inicialmente a 100 0C. O ar é resfriado e a água domanômetro sobe 0,5 cm para dentro do recipiente.

(a) Qual é a leitura inicial do manômetro em Pa?(b) Qual é a leitura final do manômetro em Pa?(c) Qual é a temperatura final em 0C?

.m

N 136000

;m

N 10000

;kPa100p

:Dados

3Hg

3OH

atm

2

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Resolução

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Para um dado gás podemos considerar que:

C44273317t

31792,910125200

37342,910112050T

T10)5,092,9(1010000012050

2731001092,91010000025200

T

V p

T

V p

cteR nTV pTR nV p

0f

f

f

44

f

f f

i

ii

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