Em relação à massa específica, densidade e peso específico dos fluidos são feitas as seguintes afirmações:
(I) A massa específica dos gases diminui com aumento de temperatura.
(II) A temperatura não influencia o peso específico dos gases.
(III) A massa específica dos líquidos em geral aumenta com o acréscimo de temperatura.
(IV) Em condição de equilíbrio, a densidade de um reservatório estratificado aumenta com a profundidade.
(V) Fluidos incompressíveis têm sua densidade alterada com variações de pressão.
Quais itens são verdadeiros? Justifique.
(I) A massa específica dos gases diminui com aumento de temperatura.
(II) A temperatura não influencia o peso específico dos gases.
(III) A massa específica dos líquidos em geral aumenta com o acréscimo de temperatura.
(IV) Em condição de equilíbrio, a densidade de um reservatório estratificado aumenta com a profundidade.
(V) Fluidos incompressíveis têm sua densidade alterada com variações de pressão.
Quais itens são verdadeiros? Justifique.
Passo 1
Beleza, vamos lá! A questão pede para a gente analisar cinco afirmações sobre massa específica, densidade e peso específico dos fluidos. Vamos precisar entender um pouco sobre esses conceitos e como a temperatura, pressão e profundidade afetam eles. Vamos verificar uma por uma para ver quais estão certas.
Passo 2
Afirmação I: “A massa específica dos gases diminui com aumento de temperatura.”
Primeiro, massa específica é a quantidade de massa por unidade de volume. Nos gases, quando a temperatura aumenta, as partículas têm mais energia e tendem a se afastar, fazendo o volume aumentar se a pressão for constante. Isso faz com que a massa específica (massa/volume) diminua. Então, essa afirmação está correta.
Passo 3
Afirmação II: “A temperatura não influencia o peso específico dos gases.”
Peso específico é o peso por unidade de volume. Como o peso é massa vezes a gravidade, e vimos que a massa específica diminui com a temperatura, o peso específico também vai diminuir. A temperatura, portanto, sim influencia o peso específico dos gases. Essa afirmação está incorreta.
Passo 4
Afirmação III: “A massa específica dos líquidos em geral aumenta com o acréscimo de temperatura.”
Para líquidos, contrário aos gases, a maioria dos líquidos expande levemente com o aumento da temperatura, o que faria a massa específica diminuir (já que o volume aumentou). Entretanto, há exceções, mas de forma geral, a massa específica dos líquidos tende a diminuir com o aumento da temperatura. Portanto, essa afirmação está incorreta.
Passo 5
Afirmação IV: “Em condição de equilíbrio, a densidade de um reservatório estratificado aumenta com a profundidade.”
Em um reservatório estratificado, a pressão aumenta com a profundidade. Para manter o equilíbrio, a densidade também deve aumentar para compensar o aumento da pressão. Isso está de acordo com o princípio de Pascal. Então, essa afirmação está correta.
Passo 6
Afirmação V: “Fluidos incompressíveis têm sua densidade alterada com variações de pressão.”
Por definição, fluidos incompressíveis não têm sua densidade alterada com mudanças de pressão. A densidade permanece constante independentemente da pressão aplicada. Portanto, essa afirmação está incorreta.
Resposta
As afirmações I e IV são verdadeiras.
Exercícios relacionados
Um fio de cobre com diâmetro de 1 cm e resistência elétrica de
, é revestido por uma camada de isolamento em plástico com condutividade térmica
e
de espessura e. O isolamento está exposto a uma corrente de ar com temperatura igual a
e coeficiente de transferência de calor por convecção de
. Desprezando os efeitos da radiação na superfície externa do isolante e considerando que a temperatura da superfície do fio não pode ultrapassar
, determine o valor da corrente máxima que pode passar através desse fio.
Um elemento combustível de tório
) com formato de um bastão cilíndrico longo é utilizado em um reator nuclear. A geração de calor ocorre uniformemente no elemento de diâmetro 40 mm , a uma taxa de
. O sistema de resfriamento do reator é caracterizado por um fluido a temperatura de 350 K e coeficiente convectivo de
. Encontre a equação da distribuição de temperaturas no interior elemento combustível, resolvendo a equação diferencial encontrada na letra a) e aplicando as condições de contorno pertinentes.
Em relação à massa específica, densidade e peso específico dos fluidos são feitas as seguintes afirmações:
(I) A massa específica dos fluidos varia com a temperatura.
(II) A densidade dos fluidos não tem relação com a temperatura.
(III) A massa específica dos fluidos pode variar com a salinidade.
(IV) A estratificação térmica pode ocorrer em reservatórios profundos, durante o verão.
(V) A estratificação térmica não altera o peso específico de um fluido ao longo da vertical.
Quais itens são verdadeiros? Justifique.
(I) A massa específica dos fluidos varia com a temperatura.
(II) A densidade dos fluidos não tem relação com a temperatura.
(III) A massa específica dos fluidos pode variar com a salinidade.
(IV) A estratificação térmica pode ocorrer em reservatórios profundos, durante o verão.
(V) A estratificação térmica não altera o peso específico de um fluido ao longo da vertical.
Quais itens são verdadeiros? Justifique.
Um recipiente esférico de instrumentos para medições submarinas, usado para sondagens e para medir condições da água, feito em aço inox (
; c =
;
) tem um raio de 20 cm e os seus equipamentos eletrônicos internos produzem uma taxa de geração de energia térmica uniforme igual a
durante seu funcionamento. O recipiente trabalha dentro de uma baía na qual a temperatura da água é de
e o coeficiente de convecção é de
. Calcule a taxa de variação da temperatura superficial do reservatório no tempo no instante em que o equipamento é ligado dentro da baía, considerando que a sua temperatura inicial é de
, devido ao mesmo estar exposto ao Sol antes ser submerso na água.