206. Em 1982, a explosão de um tanque de água quente em uma escola dos Estados Unidos localizada em Spencer (Oklahoma) matou 7 pessoas e feriu outras 33. Embora o número de tais explosões tenha diminuído bastante desde o desenvolvimento do Código ASME para Vasos de Pressão, exigindo que os tanques sejam projetados com pressões quatro vezes maiores do que as pressões normais de operação, tais acidentes ainda ocorrem devido a falhas em válvulas de alívio e termostatos. Quando um tanque cheio com um líquido a altos níveis de pressão e temperatura se rompe, parte desse líquido se transforma em vapor devido à queda repentina da pressão do líquido até o nível atmosférico, e assim há uma elevação

enorme em seu volume. A onda de pressão resultante que rapidamente se propaga pode causar danos consideráveis. Considerando que o líquido pressurizado no tanque fatalmente atinge o equilíbrio com sua vizinhança logo após a explosão, o trabalho que um líquido pressurizado realizaria se pudesse se expandir de forma reversível e adiabática até a pressão da vizinhança pode ser visto como a energia de explosão do líquido pressurizado. Devido

ao curtíssimo tempo da explosão e à aparente estabilidade posterior, o processo da explosão pode ser considerado adiabático, sem variações nas energias cinética e potencial e sem mistura com o ar. Considere um tanque de água quente com 80 L cuja pressão de

trabalho é de 0,5 MPa. Em decorrência de algum defeito, a pressão do tanque sobe até 2 MPa, ponto em que o tanque explode. Considerando a pressão atmosférica como 100 kPa e o líquido do tanque como saturado no momento da explosão, determine a energia de explosão total do tanque, expressando-a pela energia explosiva de uma determinada massa de TNT. (A energia explosiva do TNT é de aproximadamente 3.250 kJ/kg, e 5 kg de TNT podem causar destruição total de estruturas não reforçadas dentro de um raio de aproximadamente 7 m.)

Passo 1

Resposta