Enunciado
Termodinâmica - Çengel - Termodinâmica - Ed: 7º - Capítulo 3.Problemas - Ex. 46
Uma pessoa usa uma panela de 30 cm de diâmetro com tampa bem ajustada para cozinhar e deixa o alimento esfriar até a temperatura ambiente de 20 °C. A massa total do alimento e da panela é 8 kg. A pessoa, então, tenta levantar a tampa da panela. Considerando que não haja vazamento de ar para dentro da panela durante o resfriamento, determine se a tampa será levantada ou se a panela se moverá junto com a tampa.
Passo 1
Vamos assumir que:
A pressão atmosférica local é
O peso da tampa é pequeno e, portanto, seu efeito na pressão e temperatura de ebulição é insignificante.
Não houve vazamento de ar na panela durante o resfriamento.
Sabemos que:
A pressão de saturação da água a 20°C é de 2.3392 kPa (Tabela A-4).
Passo 2
Então agora vamos para a análise:
Observando que o peso da tampa é insignificante, a força de reação F da tampa após esfriar na interface da tampa da panela pode ser determinada a partir de um equilíbrio de força na tampa na direção vertical:
Ou
O peso da panela e seu conteúdo é
O que é muito menor do que a força de reação da interface da tampa da panela. Portanto, a panela irá subir juntamente com pontos para abrir a panela levantando a tampa. De fato, parece que a tampa não abrirá mesmo que a massa da panela e seu conteúdo sejam várias centenas de kg.
Resposta
A tampa não abrirá mesmo que a massa da panela e seu conteúdo sejam várias centenas de kg.