Enunciado

A densidade do ar atmosférico varia com a altura, diminuindo com o acréscimo da altitude. (a) Usando os dados fornecidos na tabela, obtenha uma relação para a variação da densidade com a altitude e calcule a densidade a uma altitude de 7.000   m . (b) Calcule a massa da atmosfera usando a correlação que obteve. Considere a Terra uma esfera perfeita com raio de 6.377   k m , e a espessura da atmosfera como 25   k m .

Passo 1

Oi pessoal, tudo bem? Vamos analisar essa questão.

Com o EES aberto vamos escrever o seguinte programa na janela “Equation Window”:

Após escrever a equação, selecione o campo “Tables” na barra de menus e clique em “New Parametric Table”.

Uma caixa de diálogo aparecerá. Selecione a densidade, o raio, a elevação e clique em “Add”. Depois clique em “Ok”.

Os seguintes resultados serão exibidos da seguinte maneira:

Passo 2

Agora selecione o menu “Plots” na barra de menus e clique em “New Plot Window” e em seguida em “X-Y Plot”.

Aparecerá uma caixa de diálogo onde você irá selecionar as variáveis “rho” e “z” para plotar o gráfico. Depois clique em “Ok”.

Quando o gráfico aparecer clique no ajuste da curva e especifique o polinômio de 2 º grau e insira para obter a equação polinomial:

A partir do gráfico obteremos a seguinte equação polinomial:

ρ z = 1,20252 - 0,10167 z + 0,00223747 z 2   k g / m 3

Substituindo 7000   m em z temos que:

ρ z = 0,60046   k g / m 3

Passo 3

Item “b”:

A equação para o volume da esfera é dada por:

d V = 4 π r 0 + z 2 d z

A massa da atmosfera com a espessura 0 a 25   k m e o raio da esfera de r = 6377   k m usando a correlação é dada por:

m = ∫ 0 h ρ d V

Substituindo, temos que:

m = ∫ 0 25 1,20252 - 0,10167 z + 0,00223747 z 2 4 π r 0 + z 2 d z

Resolvendo a integral, temos que a massa da atmosfera é de:

m = 5,09234 × 10 18   k g

Resposta

a )   ρ = 0,60046   k g / m 3  

b )   m = 5,09234 × 10 18   k g

Ver Outros Exercícios desse livro

Exercícios de Livros Relacionados

Considere o manômetro na figura. Se o peso especifico do fluido A e 100k N / m 3 , qual e a pressão absoluta, emk P a , indicada pelo manômetro quando a pressão atmosférica local e de. 90k P a ?
Considere o manômetro na figura. Se o peso especifico do fluido B e 12   k N / m 3 , qual e a pressão absoluta (em k P a ) indicada pelo manômetro quando a pressão atmosférica local e de. 720   m m  
Calcule a pressão absoluta,   P 1 , do manometro mostrado na figura em k P a . A pressao atmosferica local e 758   m m   H g .
Um recipiente contendo vários fluidos esta conectado a um tubo em U, como mostra a figura. Para as densidades relativas e alturas de coluna dos fluidos fornecidas, determine a pressão manométrica em A
A pressão manométrica do ar medida no tanque mostrado na figura e de 80   k P a . Determine a diferenca de altura   h   da coluna de mercúrio.