4) Um cilindro vertical contendo gás argônio possui um êmbolo de 45 kg e área seccional de
. A pressão atmosférica no exterior do cilindro é
e a aceleração da gravidade local é
. Qual é a pressão do argônio no cilindro?
Passo 1
O enunciado pede a pressão do argônio no cilindro. Dados fornecidos:
Pergunta: qual é a pressão do argônio no interior do cilindro?
Passo 2
Entendendo as forças sobre o êmbolo (equilíbrio estático): o gás empurra para cima com força igual a
. Para baixo atuam a pressão atmosférica externa
e o peso do êmbolo
. Em equilíbrio:
Isolando
:
Aqui
é a força peso do êmbolo (em unidades compatíveis com a unidade de pressão usada).
Passo 3
Explicando unidades: a pressão dada está em
. A unidade
(quilograma-força) é a força exercida por
sob a gravidade padrão
. Como temos
local diferente, calculamos o peso em newtons e depois convertemos para
(dividindo por
).
Calcule o peso em newtons:
Converter para
:
Passo 4
Agora calculamos a contribuição do peso à pressão, usando a área em
(compatível com a unidade
):
Passo 5
Somamos a pressão atmosférica para obter a pressão interna do gás:
Passo 6
Arredondando para três algarismos significativos (suficiente para uma prova prática) e usando vírgula decimal: