Exercícios Resolvidos de Mecânica dos Fluidos e Termodinâmica - Engenharia

Disponível em httpswwwyoutubecomwatchvetNXYDsmzyZQ Acesso em 30 maio 2023 Com base em seus conhecimentos sobre fluidos avalie as afirmações a seguir I A pressão exercida por um vapor quando este está em equilíbrio termodinâmico com o líquido que lhe deu origem é conhecida como pressão de vapor II Um fluido incompressível ou fluido ideal possui massa específica constante mesmo submetido a diferentes pressões e temperaturas III A liquefação é o processo inverso da solidificação ou seja é a passagem do estado gasoso para o estado líquido IV A perda de carga de um fluido é sempre causada por uma válvula ou uma bomba hidráulica É correto apenas o que se afirna em O I e III O I e II O II III e IV O II e IV O I II e IV Em uma viagem à trabalho verificouse antes de partir que a pressão manométrica de um dos pneus do automóvel era de 210 kPa e a pressão atmosférica indicava 101 kPa Ao final da viagem a pressão manométrica verificada foi de 220 kPa com a pressão atmosférica indicando 95 kPa Considerando que o volume desse pneu permaneça constante e que a temperatura do ar em seu interior antes da viagem foi de 25 ºC 298 K determine a temperatura do ar no interior do pneu ao chegar no destino da viagem e o percentual de aumento em relação a temperatura absoluta Adaptado de ÇENGEL Y A Termodinâmica 7 ed Porto Alegre AMGH 2013 O 288 ºC e um aumento de 13 O 395 ºC e um aumento de 30 O 325 ºC e um aumento de 20 O 405 ºC e um aumento de 35 O 359 ºC e um aumento de 30 Um dos principais componentes utilizados na manufatura de refrigerantes é o ácido fosfórico usado como acidulante especialmente em refrigerantes do tipo cola O ácido fosfórico se apresenta sob a fórmula molecular H3PO4 e é usado por indústrias para acidificar alimentos como refrigerantes e xaropes O fósforo inorgânico é um elemento chave em todas as formas de vida conhecidas além disso desempenha papel importante em moléculas biológicas tais como DNA e RNA onde se comporta como componente estrutural Células vivas usam o fosfato para via de transporte de energia já os fosfolipídios são componentes fundamentais da estrutura das membranas das células O ácido fosfórico entretanto se consumido em excesso pode provocar alguns malefícios à saúde como por exemplo interferir na absorção e utilização do cálcio pelos ossos prejudicando sua formação e levando futuramente a uma osteoporose Por isso a ANVISA Agência Nacional de Vigilância Sanitária estabelece através da legislação um limite de 007 para a concentração desse aditivo Fonte httpdspacestiufcgedubr8080jspuihandleriufcg8942 Analisando uma amostra de um certo refrigerante observouse uma determinada concentração de ácido fosfórico igual a 025 gL Sabendo que a fórmula do ácido fosfórico é H3PO4 qual será a concentração desta substância em mol por litro Esta concentração está dentro do limite permitido pela ANVISA O Concentração molar de 0001 molL e fora do limite permitido pela ANVISA O Concentração molar de 0001 molL e dentro do limite permitido pela ANVISA O Concentração molar de 0025 molL e encontrase fora do limite permitido pela ANVISA O Concentração molar de 00025 molL e encontrase dentro do limite permitido pela ANVISA O Concentração molar de 00025 molL e encontrase fora do limite permitido pela ANVISA 1 Considere uma garrafa dágua vazia com ar removida da geladeira a uma temperatura de 7ºC em seguida este vasilhame foi colocado dentro de um carro que ficou muito tempo exposto ao sol o que se constatou uma temperatura de 67ºC Sem considerar a dilatação térmica da garrafa determine a pressão do ar dentro desta garrafa Obs considere a pressão atmosférica de 100KPa 105 Pa a 165 atm b 182KPa c 238 atm d 121 atm e 1483KPa O 121 atm O 182 KPa O 165 atm O 148 KPa O 238 atm Em uma aula prática de laboratório a turma foi dividida em cinco grupos de alunos que realizaram a seguinte reação 2H2g 2 NOg N2g 2H2Og Ao término do experimento os grupos preencheram uma tabela com os resultados e perceberam que nem todos os grupos usaram a mesma concentração de reagentes Experimento mol L1 H2 mol L1 NO mol L1 Velocidade mol L1 s1 1 01 01 01 2 02 01 02 3 01 02 04 4 03 01 03 5 01 03 09 A partir dos dados o tutor da prática lançou o seguinte desafio qual a equação da velocidade e qual reagente tem maior influência na velocidade da reação O V kH22 NO0 não tem maior influência na velocidade da reação por ser de segunda ordem O V kH22 NO e H2 tem maior influência na velocidade da reação por ser de segunda ordem O V kH20 NO e H2 tem maior influência na velocidade da reação por ser de primeira ordem O V kNO2 pois apenas NO tem maior influência na velocidade da reação O V kH2 pois apenas H2 tem maior influência na velocidade da reação Um caminhãotanque com capacidade de 60 m3 transporta gás metano CH4 para uma indústria onde será usado como fonte de energia A temperatura do caminhãotanque é mantida a 15ºC para que sua pressão seja de 3 KPa Ao chegar à indústria o gás metano foi transferido para um tanquereceptor com capacidade de 90 m3 e mantido a 288K Ao passar do caminhãotanque para o tanquereceptor na indústria o gás metano sofreu uma transformação isovolumétrica isobárica ou isotérmica e sua pressão foi alterada Sobre a situação descrita a transformação sofrida pelo gás metano e sua pressão final foram O Isotérmica e 05 KPa O Isovolumétrica e 4 KPa O Isotérmica e 2 KPa O Isocórica e 1 KPa O Isobárica e 3 KPa Em um site que fornece dicas para economizar o gás de cozinha na hora de preparar a refeição temos a seguinte dica Você deve cortar o alimento que vai cozinhar em pedaços pequenos Quanto menor o tamanho do que você vai cozinhar mais rápido isso acontece E quanto mais rápido menos tempo a chama fica acesa gastando gás De fato se pegarmos um legume por exemplo uma cenoura e colocarmos em condições idênticas de reação e utilizando exatamente a mesma massa pegando algumas inteiras e algumas cortadas podemos verificar que a cenoura cortada irá cozinhar em uma velocidade maior Qual é o fator determinante nesta situação descrita que irá fazer esta reação ocorrer a uma velocidade maior O o aumento da concentração do alimento O o aumento da temperatura O o tipo de reagente utilizado O o aumento da superfície de contato O o aumento da pressão sobre o alimento Alguns exemplos de reações químicas no cotidiano incluem a fotossíntese a queima da gasolina no motor do carro a ferrugem o escurecimento de uma maçã fatiada etc As reações químicas são de grande importância na atividade industrial e são classificadas de acordo com a interação dos componentes em síntese ou adição decomposição troca simples eletrólise dentre outras As reações químicas envolvem transformações da matéria na qual a estrutura molecular de um ou mais reagentes compostos orgânicos que se mantêm e reagem entre sí se modifica para formação de um ou mais produtos Essa transformação da matéria resulta inicialmente da configuração da camada de valência da eletrosfera dos átomos geometricas das moléculas das espécies reagentes entalpia da reação e envolve mudanças relacionadas aos tipos de ligações químicas formadas nos produtos da reação química O cromato de chumbo PbCrO4 representa um importante pigmento de coloração amarela usado na indústria e que apresenta baixa solubilidade em água Para a sua obtenção é realizada a reação do acetato de chumbo PbAc2 Ac acetato com o cromato de sódio Na2CrO4 como representado abaixo Na2CrO4aq PbAc2aq 2 NaAcaq PbCrO4s A reação de obtenção do PbCrO4 é classificada como O substituição O duplatroca O decomposição O combustão O oxirredução A22311 Prova Online Modelagem e simulação do mundo físicoquímico Algumas vezes precisamos acelerar uma reação química para que possamos obter o produto desejado e conseguir maior rentabilidade do processo Outras vezes precisamos desacelerar uma reação para retardar um processo químico Um dos objetivos da química é o de controlar a velocidade das reações estudando os fatores que influenciam estas reações Sobre a velocidade das reações químicas analise as afirmativas a seguir I A velocidade de produção de amônia é 2 x 104 mol L1s1 A velocidade da reação em termos de consumo de N2 é 1 x 104 mol L1 s1 II Quando há formação de um composto intermediário a quantidade necessária de catalisador é às vezes equivalente às quantidades dos próprios reagentes III A velocidade de uma reação é proporcional às concentrações molares dos reagentes elevadas a expoentes que são determinados experimentalmente O I apenas O II e III apenas O I II e III O I e III apenas O II apenas Cinética química é a área da química responsável pelo estudo das velocidades das reações químicas bem como dos fatores que influenciam nessas velocidades Sendo assim considere que em uma reação química hipotética A B C que ocorre a uma temperatura de 500ºC observouse a seguinte variação na concentração de A em função do tempo A molL 0240 0200 0180 0162 0153 Tempo s 0 180 300 540 840 A velocidade média da reação o intervalo de 300 a 540 segundos é de O 750103 molL s O 166103 molL s O 083102 molL s O 750104 molL s O 166104 molL s Em uma aula prática de laboratório a turma foi dividida em cinco grupos de alunos que realizaram a seguinte reação 2H2g 2NOg N2g 2H2Og Ao término do experimento os grupos preencheram uma tabela com os resultados e perceberam que nem todos os grupos usaram a mesma concentração de reagentes Experimento mol L1 H2 mol L1 NO mol L1 Velocidade mol L1 s1 1 01 01 01 2 02 01 02 3 01 02 04 4 03 01 03 5 01 03 09 A partir dos dados e o tutor da prática lançou o seguinte desafio qual a equação da velocidade e qual reagente tem maior influência na velocidade da reação V k H22 NO2 e NO tem maior influência na velocidade da reação por ser de segunda ordem V k H22 NO e H2 tem maior influência na velocidade da reação por ser de segunda ordem V k H2 pois apenas pois apenas H2 tem maior influência na velocidade da reação V k NO3 pois apenas NO tem maior influência na velocidade da reação V k H2 NO e H2 tem maior influência na velocidade da reação por ser de primeira ordem Para maior segurança dos veículos os carros fabricados atualmente no Brasil saem equipados com airbags duplos RESOLUÇÃO CONTRAN N 311 DE 03 DE ABRIL DE 2009 Estes airbags são bolsas geralmente de naylon que contêm uma mistura de reagentes sendo eles azoteto de sódio substância que se decompõe ao ser aquecida produzindo o gás nitrogênio responsável por inflar o airbag e sódio metálico nitrato de potássio substância que tem a função de inativar o sódio metálico produzindo óxido de sódio óxido de potássio e nitrogênio e dióxido de silício substância que reage com o óxido de sódio e óxido de potássio produzindo um vidro alcalino que reduz os riscos de contaminação e ferimentos ocasionados pelos vazamentos das substâncias químicas presentes no airbag Em um airbag considere que 006 m3 de gás nitrogênio exerça uma pressão de 108KPa a uma temperatura de 27 C Nesta situação a massa de gás N2 produzida no airbag é de aproximadamente 140g 73g 36g 26 mol 29g A elevação da temperatura através do aquecimento poderá levar a matéria à sua fusão passagem do estado sólido para o líquido e posteriormente levará à vaporização passagem do estado líquido para o vapor Por outro lado um aumento de pressão tende a aproximar as partículas que formam uma matéria assim como uma diminuição de pressão fará o inverso No estado gasoso da matéria devido a menor interação intermolecular as moléculas se movimentam mais distantes entre si e movimentamse mais que no estado líquido A matéria no estado líquido não mantém uma forma definida mas adota a forma do recipiente que a contém pois as moléculas deslizam umas sobre as outras As fases líquida e gasosa são formas da matéria que dependem das variáveis de estado respectivamente temperatura pressão e volume as quais permitem caracterizar o nível de agregação físico de uma substância respectivamente nos estados sólido líquido e gás Entretanto algumas substâncias nas condições normais de temperatura e pressão só podem ser encontradas em dois estados físicos como por exemplo a naftalina o gelo seco e a cânfora que passam do estado sólido diretamente para o gasoso sem passar pelo estado líquido A mudança de estado físico sofrida por essas substâncias é chamada de Calefação Sublimação Solidificação Evaporação Liquefação 1 Considere uma garrafa dágua vazia com ar removida da geladeira a uma temperatura de 7ºC em seguida esta vasilhame foi colocado dentro de um carro que ficou muito tempo exposto ao sol o que se constata uma temperatura de 67ºC Sem considerar a dilatação térmica da garrafa determine a pressão do ar dentro desta garrafa Obs considere a pressão atmosférica de 100KPa 10⁵ Pa a 165 atm b 182KPa c 238 atm d 121 atm e 148KPa Você é o engenheiro responsável pela realização de uma titulação de neutralização em uma indústria farmacêutica Sabese que a reação de neutralização está ocorrendo entre uma solução básica de NaOH e uma solução ácida de HCl gerando NaCl e H₂O Nesta titulação o titulante é uma solução básica com concentração molar conhecida de 03 M Já o titulando se trata de 100 mL de uma solução ácida de concentração molar desconhecida Sabendo que foram necessários 180 mL de solução básica para a neutralização assinale a alternativa que apresenta corretamente a concentração molar do titulando 0162 M 0074 M 054 M 0353 M 0621 M Um gás ideal está mantido em um cilindro e está representado pelo ponto 1 no gráfico apresentado O gás é submetido a sucessivas transformações que podem ser observadas no gráfico através de suas evoluções A alternativa que descreve corretamente a evolução e a respectiva transformação do gás é do ponto 1 para o ponto 2 transformação isobárica do ponto 3 para o ponto 2 transformação isotérmica do ponto 2 para o ponto 3 transformação isotérmica do ponto 3 para o ponto 1 transformação isobárica Em uma viagem a trabalho verificouse antes de partir que a pressão manométrica de um dos pneus do automóvel era de 210 kPa e a pressão atmosférica indicava 101 kPa Ao final da viagem a pressão manométrica verificada foi de 220 kPa com a pressão atmosférica indicando 95 kPa Considerando que o volume desse pneu permaneça constante e que a temperatura do ar em seu interior antes da viagem foi de 25 ºC 298 K determine a temperatura do ar no interior do pneu ao chegar no destino da viagem e o percentual de aumento em relação a temperatura absoluta Adaptado de ÇENGEL Y A Termodinâmica 7 ed Porto Alegre AMGH 2013 O 288 ºC e um aumento de 13 O 395 ºC e um aumento de 30 O 325 ºC e um aumento de 20 O 405 ºC e um aumento de 35 O 359 ºC e um aumento de 30 Um caminhãotanque com capacidade de 60 m³ transporta gás metano CH4 para uma indústria onde será usado como fonte de energia A temperatura do caminhãotanque é mantida a 15ºC para que sua pressão seja de 3 KPa Ao chegar à indústria o gás metano foi transferido para um tanquereceptor com capacidade de 90 m³ e mantido a 288K Ao passar do caminhãotanque para o tanquereceptor na indústria o gás metano sofreu uma transformação isovolumétrica isobárica ou isotérmica e sua pressão foi alterada Sobre a situação descrita a transformação sofrida pelo gás metano e sua pressão final foram O Isobárica e 3 KPa O Isocórica e 1 KPa O Isotérmica e 2 KPa O Isotérmica e 05 KPa O Isovolumétrica e 4 KPa Em um site que fornece dicas para economizar o gás de cozinha na hora de preparar a refeição temos a seguinte dica Você deve cortar o alimento que vai cozinhar em pedaços pequenos Quanto menor o tamanho do que você vai cozinhar mais rápido isso acontece E quanto mais rápido menos tempo a chama fica acesa gastando gás De fato se pegarmos um legume por exemplo uma cenoura e colocarmos em condições idênticas de reação e utilizando exatamente a mesma massa pegando algumas inteiras e algumas cortadas podemos verificar que a cenoura cortada irá cozinhar em uma velocidade maior Qual é o fator determinante nesta situação descrita que irá fazer esta reação ocorrer a uma velocidade maior O o aumento da pressão sobre o alimento O O tipo de reagente utilizado O o aumento da concentração do alimento O o aumento da superfície de contato O o aumento da temperatura Um dos maiores problemas da atualidade é a destinação dos resíduos sólidos Por mais que existam movimentos no sentido de reduzir a quantidade de lixo gerado assim como de reutilizálos ou reciclálos ou 3 Rs o volume gerado ainda é muito elevado e a velocidade dos resíduos de decomposição não são em estabilidade ou produção imediata rápido ao ambiente Cerca de 60 do resíduo brasileiro é enterrado em aterros sanitários inviabilizando qualquer uso futuro destes terrenos Aqueles que tem algum valor agregado metal vidro e alguns plásticos tem chances de retornar a cadeia produtiva através do mercado da reciclagem mas os orgânicos e alguns polímeros dependem de sua velocidade de decomposição Neste sentido um grupo de alunos resolveu estruturar os resíduos orgânicos para acelerar as reações de decomposição Aaq C H e C e utilizar um dos produtos destes processos na combustão produção de energia Com base nos seus conhecimentos de cinética química podemos dizer que esta medida Um gás ideal está reatrando em um cilindro e está representado pelo ponto 1 no gráfico apresentadoO gráfico submetido a sucessivas transformações que podem ser observada no gráfico através da sua resolução A transformação que descreve corretamente a evolução e a sequência transformação do gráfico é O ponto 2 para 3 ponto 1 transformação isocemática O ponto 3 para o ponto 4 transformação isotérmica O ponto 2 para o ponto 1 transformação isocórica Do ponto 1 para o ponto 2 transformação isobórica Oit ponto 3 para o ponto 4 transformação isotérmica Um frasco de 250 mL contém neônio a uma pressão de 065 atm Um outro frasco de 450 mL contém argônio a uma pressão de 125 atm Os gases são misturados a partir da abertura de uma válvula na conexão que liga os dois recipientes Considerando o volume da conexão desprezível e ainda o sistema mantido a uma temperatura constante a pressão final da mistura de gases é aproximadamente Critério químico é a área da química responsável por analisar das velocidades das reações químicas bem como dos fatores que influenciam essas velocidades Suendo assim considere que em uma reação química hipotética A B e que nesta a uma temperatura de 250C observamos o seguinte variação na concentração de A em função do tempo A velocidade média da reação é o intervalo de 300 a 340 segundos é de 106 104 mol L s 815 104 mol L s 105 104 mol L s 184 104 mol L s 796 104 mol L s Em uma etapa a tensão vértebra em artes da perna é maior do que a préseja da altura da litoral em devidendo em de região da desemb o de 250 m pso a pressão atmosférica é inclusos 101 kPa em final da viagem a presacída monitoração verificado de 220 kPa com a pressão atmosferica incidindo 101 kPa Considerando que o volume da massa permanece constante e que a pressão inicial é de 101 kPa sabendo que 25 C 25 C inicial determine a pressa do volume para 220 kPa sabendo que a temperatura absoluta Atipdada de GENTRIL Y A Termodinâmica 7 ed Porto Alegre AMGH 2015 127 C o aumenta de 03 127 C o aumenta de 01 127 C o aumenta de 018 127 C o aumenta de 01 127 C o aumenta de 31 Reações espontâneas acontecem em células eletroquímicas Entretanto estas reações podem ocorrer em outros tipos de células tais como concentração diluição e expansão precipitação neutralização pilhas concentração neutralização redox reações redox ATKINRS P JONES L Princípios de Química quantumas a vida modernos e a meia ambiente 5a Ed Bookman Companhia Ed 2011 Colocando um fio de cobre imerso em uma solução de nitrato de prata ocorre uma reação espontânea nesta reação observase a formação de coloração azul na solução característica da presença de íons Cu2 e um precipitado de prata no fundo do recipiente Sobre esta reação podemos afirmar Para cada átomo de cobre é reduzido um íon prata O íon prata é o agente redutor O cobre metálico é oxidado pelos íons prata O íon prata cede elétrons para o fio de cobre A concentração de íons nitrato aumenta no processo da reação Em um site que fornecemos dicas para economizar o gás de cozinha na hora de preparar a refeição temos a seguinte dica Você deve cortar o alimento que vai cozinhar em pedaços pequenos Quanto menor o tamanho do que você vai cozinhar mais rápido isso acontece E quanto mais rápido menos tempo a chama fica acesa gastando gás De fato se pegarmos um legume por exemplo uma cenoura e colocarmos em condições idênticas de reação e utilizando exatamente a mesma massa pegando algumas inteiras e algumas cortadas podemos verificar que a cenoura cortada irá cozinhar em uma velocidade maior Qual é o fator determinante nesta situação descrita que irá fazer esta reação ocorrer a uma velocidade maior O aumento da pressão sobre o alimento O tipo de reagente utilizado O aumento da temperatura O aumento da concentração do alimento O aumento da superfície de contato