3.2 No cilindro de uma máquina a vapor é admitido vapor a uma pressão constante de 30 utm . O curso do êmbolo é de 0,5 m e o diâmetro do cilindro é 0,4 m. Qual o trabalho (em foules) realizado pelo vapor em cada percurso?

Passo 1

O enunciado dá um cilindro de máquina a vapor com pressão constante de 30 utm, curso do êmbolo de 0,5 m e diâmetro do cilindro de 0,4 m. Queremos o trabalho realizado pelo vapor em cada percurso, usando a fórmula do trabalho a pressão constante:
W = p,De<a V

Passo 2

Primeiro convertemos a pressão para o SI. Como 1 utm (atmosfera técnica) corresponde a 9,80665times10^4,Pa, temos
p = 30,utm = 30 times 9,80665times10^4,Pa =2,9420times10^6,Pa

Passo 3

Calculamos a área da seção transversal do cilindro. O diâmetro é d=0,4,m, logo o raio é r=0,2,m e
A = pi d^24 = pi (0,4)^24 =0,12566,m^2

Passo 4

O volume deslocado em cada curso do êmbolo é
De<a V = A times curso =0,12566,m^2times0,5,m =0,06283,m^3

Passo 5

Agora o trabalho é
W = p,De<a V =2,9420times10^6,Patimes0,06283,m^3 =1,848times10^5,J

Resposta

O trabalho realizado pelo vapor em cada percurso é
W = 1,85times10^5,J

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