Exercicios resolvidos

GZT VESTIBULARES
Série MECÂNICA*
Professor: Guillermo Zamalloa Torres. Data: 27/02/08
FETRAN I – EXERCÍCIOS DE CLASSE
EXERCÍCIOS 1º SEMESTRE 2008
Questão 1
O reservatório de diâmetro interno D = 0,4 m, comprimento L = 2,5 m contém uma massa m = 0,471 kg de gás carbônico, CO2 com cV = 650 J/kg·K, P1 = 0,9070536 bar.
Determinar:
1)
2)
3)
4)
5)
6)
7)
8)
9)

O volume V1 do gás, m3.
A massa molar do gás, kg.
A constante universal do gás, R, J/kg·K.
A temperatura do gás, T1, K.
A massa específica do gás, ρ1, kg/m3.
O peso específico do gás γ1, N/m3.
O volume específico do gás, m3/N.
A constante universal do gás, R, em m/K.
A força F1 aplicada na área do pistão.

Resolução:
1) Cálculo de V1. O volume do gás é o volume do cilindro. π ⋅ D2
3,14 ⋅ 0,42 m2
V1 = A ⋅ L =
⋅L =
⋅ 2,5 m
4
4
V1 = 0,314 m3
2) Cálculo da massa molar do CO2.
M = (12 + 16·2) ⇒ M = 44 kg
3) Cálculo de R.
8.314,66 8.314,66
=
⇒ R = 188,9695 J/kg ⋅ K
R=
M
44
4) Cálculo de T1. Aplicando a equação de Clapeyron.
P1V1 = mRT1

A) O gás é comprimido isotermicamente com a força F2 até que o gás adquire ρ2 = 2,5 kg/m3. Determinar para a compressão do ponto 1 até o ponto 2:
A pressão P2, Pa.
O volume V2, m3.
O módulo de elasticidade do gás, E2, Pa.
A compressibilidade do gás, C2, Pa–1.
O calor específico a pressão constante do gás, cP,
J/kgK.
15) O coeficiente de Poisson do gás, k.

10)
11)
12)
13)
14)

B) O reservatório inicial é revestido por um isolante e o gás é comprimido isentropicamente (adiabaticamente) até obtenção de volume V2 = 0,1884 m3. Determinar:
16)
17)
18)
19)
20)
21)
22)
23)
24)

A pressão P2, Pa.
A força F2 aplicada na área do pistão, N.
O peso específico γ2 do gás, N/m3.
A temperatura T2 do gás, K.
O módulo de elasticidade E2 do gás, Pa.
O trabalho (energia) da pressão Epressão 2, J.
O coeficiente de dilatação volumétrica do gás, β, K–1.
A celeridade do gás, vonda, m/s.
Rhidráulico, m.

*Propriedade