Enunciado
Termodinâmica - Çengel - Termodinâmica - Ed: 7º - Capítulo 1.Problemas - Ex. 114
Uma panela de pressão cozinha muito mais rápido do que uma panela comum ao manter mais altas a pressão e a temperatura internas. A tampa de uma panela de pressão é bem selada, e o vapor só pode escapar por uma abertura no meio da tampa. Uma peça de metal separada – a válvula – fica no alto dessa abertura, e evita que o vapor escape até que a força de pressão supere o peso da válvula. Dessa maneira, o escape periódico do vapor evita um aumento de pressão mais perigoso e mantém a pressão dentro da panela em um valor constante. Determine a massa da válvula de uma panela, cuja pressão de operação seja de 100 kPa (manométrica) e na qual a abertura de seção transversal seja igual a 4 . Considere uma pressão atmosférica de 101 kPa e faça o diagrama de corpo livre da válvula.
Passo 1
Temos que o diagrama de corpo livre da válvula pode ser feito da seguinte forma
Temos que a pressão atmosférica está atuando em toda a superfície da válvula, com isso, ela se balanceia por si só. Portanto, podemos dizer que a pressão que irá atuar no nosso problema é a pressão interna da panela.
Lembre-se que,
Note também que temos a força peso como uma componente vertical para baixo, utilizaremos ela para descobrir a massa da válvula, assim
Passo 2
Quando o sistema entrar em equilíbrio, teremos
Passo 3
Substituindo os valores na expressão acima, vamos ter
Resposta
Assim, a massa da válvula é de 40,8 g.