Lista 1_2022

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE SERGIPE 
CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA 
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA QUÍMICA 
 
MECÂNICA DOS FLUIDOS – EQUI0094 
Professora: Luanda Gimeno Marques 
 
1
a
 Lista de Exercícios 
(Sistemas de unidades e Manometria) 
 
1. A viscosidade dinâmica, µ, é uma propriedade do fluido que caracteriza a 
facilidade ou dificuldade do fluido ao escoar. Esta propriedade é de fundamental 
importância no estudo de mecânica dos fluidos. Sabe-se que a viscosidade 
dinâmica a 20C do CO2, µCO2, é igual a 0,0146 g/(cm.s) e do mercúrio µHg é igual 
a 1,547 g/(cm.s). Quais os valores em kg/(m.s) e lbm/(in.h)? 
 
2. A viscosidade cinemática, , também é uma propriedade do fluido. Ela é a relação 
entre a viscosidade dinâmica e a massa específica:  . Sabe-se que a 
viscosidade cinemática a 20C da água, H2O, é igual a 1,0037x10
-2
 cm
2
/s e do ar 
ar é igual a 15,05x10
-2
 cm
2
/s. Quais os valores em ft
2
/h e in
2
/s? 
 
 
3. A condutividade térmica (k), e por extensão a difusividade térmica () são 
propriedades dos materiais que indicam a quantidade de calor que pode fluir 
através do corpo sólido ou do meio fluido sob as condições de temperatura e 
pressão a que estão submetidos. A ordem de grandeza dos valores de 
condutividade térmica abrange uma faixa muito ampla, podendo ter valores muito 
baixos, como para gases, 0,007 W/(m.C), chegando a cerca de 0,15 W/(m.C) 
para líquidos, atingindo altos valores para sólidos metálicos 410 W/(m.C). 
Determine os valores acima para Btu/(h.ft.F). 
 
4. A difusividade térmica () também é uma propriedade térmica dos materiais. Ela é 
a relação entre a condutividade térmica e a capacidade calorífica volumétrica: 
. O calor específico (cp) da parafina a 300 K é 2890 J/(kg.K), a 
condutividade térmica é 0,82 Btu/(h.m.K) e sua massa específica é 56,20 lbm/ft
3
. 
Determine a difusividade térmica no sistema internacional. 
 
 
5. A convecção do calor foi estudada por Newton, que estabeleceu uma lei básica 
para descrevê-la, afirmando que o fluxo de calor transportado por convecção é 
diretamente proporcional à diferença de temperaturas entre o sólido e o fluido 
longe da parede. Newton introduziu uma constante de proporcionalidade 
denominada coeficiente de transferência de calor convectivo (h): 
 
. 
 
Você experimenta o resfriamento por convecção toda vez que coloca a mão para 
fora da janela de um veículo em movimento ou em um escoamento de água 
corrente. Com a superfície da sua mão a uma temperatura de 30C, determine o 
fluxo de calor por convecção para: a) um veículo com velocidade de 35 km/h no 
ar a -5C com coeficiente de convecção de 40 W/(m
2
.K) e b) uma velocidade da 
água de 0,2 m/s a 10 C com coeficiente de transferência de calor de 900 
W/(m
2
.K). Em qual condição você sentiria mais frio? Compare os resultados com 
uma perda de calor de 30 W/m
2
 em condições ambientais normais. 
 
6. A difusividade mássica ou coeficiente de difusão (DAB), indica a velocidade ( ou 
intensidade) com que o transporte de massa pode ocorrer. Essa propriedade é 
sempre função dos componentes A e B da mistura, o soluto e o solvente, sendo 
que DAB = DBA. A ordem de grandeza dos valores de difusividade varia, desde de 
valores iguais a 3,5 x 10
-9
 cm
2
/s, para cádmio em cobre, até valores de 1,32 cm
2
/s, 
para o hidrogênio em hélio. Determine estes valores em ft
2
/h e m
2
/s. 
7. Um sistema de alimentação de água por gravidade é utilizado para alimentar um 
equipamento de troca de calor. 
 
Para alimentar o trocador, é necessária uma pressão de água na entrada de, no 
mínimo 30 psig. Qual deve ser a altura mínima necessária (h) de água acima do 
equipamento? 
 
8. Discuta a afirmação (falsa/verdadeira - justificar): 
“Considerando a estrutura apresentada na figura abaixo, pode-se afirmar que pela 
Lei de Pascal as pressões nas superfícies 1 e 2 devem ser iguais”. 
 
 
 
9. A figura que segue ilustra um manômetro de tubo em “U” acoplado a uma 
tubulação através da qual escoa água. Na condição mostrada, pergunta-se: 
a) Qual o sentido do escoamento da água? Justifique. 
b) Qual a diferença de pressão entre A e B (P)? 
Dados: h=0,4 m, =1000 kg/m
3
, F=5000 kg/m
3
 
 
 
10. Determine a diferença de pressão entre os tanques A e B, sabendo que d1 = 2 ft, d2 
= 6 in., d3 = 2,4 in e d4 = 4 in. 
 
 
11. Um copo contém água a uma altura de 5 in. Um canudo colocado no copo forma 
um ângulo de 75
o
 com a horizontal. Considerando que o canudo toca o fundo do 
copo e tem comprimento de 10 in, qual deverá ser a pressão relativa aplicada no 
topo do canudo para que a água possa ser bebida? 
Dados: Patm = 14,7 psia = 406,8 in de H2O 
 
 
12. Na figura que segue, o compartimento A contém um gás de densidade desprezível. 
Qual a pressão relativa em A? 
 
Dados: h1=12 cm 1=2 g/cm
3
 
 h2=15 cm 2=3 g/cm
3
 
 h3=10 cm 3=4 g/cm
3
 
Massas específicas: 
 
Fluido A: A 
Fluido B: B 
 
 
 
 
 
13. Calcular a leitura do manômetro A da figura que segue. 
 
 
 
14. No sistema que segue, o líquido dos manômetros é mercúrio. Calcular as alturas HA 
e HB, sabendo-se Patm=76 cmHg. Estão corretos os níveis desenhados HA e HB? 
OBS: medidas em cm. 
 
 
15. Tem-se um tambor cilíndrico de diâmetro de 0,5 m e altura de 1 m, o qual tem uma 
massa de 150 kg. Emborca-se este tambor em uma piscina. Pergunta-se: que 
comprimento do tambor permanecerá acima da água? Considerar o ar como gás 
perfeito e desprezar a espessura das paredes do tambor. Dado: Patm=101,36 kPa. 
 
 
 ANTES EMBORCAR DEPOIS EMBORCAR 
 
16. Um submarino pesa 8000 kN. Com este peso ele flutua na superfície da água doce 
com 90% de seu volume total imerso. Que volume de água deve ser admitido em 
seus tanques a fim de que ele possa submergir totalmente? 
Dados: g = 9,8 m/s
2
 e  = 1000 kg/m
3
 
 
17. Calcular a altura H do sistema da figura que segue. 
Dados: Água=1000 kg/m
3
, Hg=13600 kg/m
3
, Óleo=920 kg/m
3
 
 
 
18. Quando se deseja precisão em medidas de pequenas variações de pressão, utiliza-se 
um manômetro de tubo inclinado, conforme mostrado na figura abaixo. Sabendo-se 
que o fluido manométrico estava, inicialmente, no nível descrito pela linha 0-0’, 
calcule a diferença de pressão (P1-P2) que provocou o deslocamento L no tubo. 
Dados: =30º a=1 cm
2
 A=50 cm
2
 =0,8 g/cm
3
 
 L=40 cm g=9,81 m/s
2
 
 
 
19. Uma placa de peso desprezível tampa o orifício de 1 ft de diâmetro situado na parte 
superior de um tanque que contém ar e água, conforme ilustra a figura que segue. 
Um bloco de concreto (C=150 lbm/f
3
) suspenso de volume de 1,5 ft
3
 está fixado à 
placa e encontra-se completamente imerso na água. Um aumento da pressão na 
parte superior do tanque devido à entrada contínua de ar pressurizado, gera um 
aumento contínuo no valor de h do manômetro de mercúrio (Hg) inclinado. 
Determine o valor de h no momento em que a placa se eleva. 
Dados: Água=1000 kg/m
3
 Hg=13,6 g/cm
3
 
 
 
 
20. Deseja-se utilizar a estrutura da figura abaixo como uma balança. Determinar o 
valor máximo da massa de um corpo que possa ser medida desta forma. 
 
 
Dados: h1 = 2 m; h2 = 50 cm, fluido = 13,6 g/cm
3
 





kgmassa
márea
prato
1,0
07,0 2
 
 
Obs.: O prato se encontra sempre sobre a superfície do fluido.