Enunciado

Você precisa ferver água a 105 ° C numa panela que apresenta diâmetro igual a 0,15   m . Determine o peso da tampa da panela para que isso ocorra. Admita que a pressão atmosférica é igual a 101   k P a .

Passo 1

Temos a seguinte panela:

Para determinar o peso da tampa da panela, primeiramente teremos que calcular a pressão interna que se encontra esta panela.

Com a informação da temperatura e da fase do líquido isso já é suficiente para olharmos na tabela B . 1.1 .

Após isto faremos o calculo das forças atuantes na tampa e por fim conseguiremos o seu peso.

Passo 2

Olhando na tabela B . 1.1 temos uma pressão de P s a t = 120,8   k P a .

Trazendo a fórmula definida de pressão:

P = F A

É exatamente esta fórmula que nos fornecerá a força atuante na panela e para isso vamos calcular a área.

A = π 4 D 2 = π 4 0,15 2 = 0,01767   m 2

Passo 3

Aplicando a fórmula da pressão temos:

Só fazendo um lembrete, como tempo a pressão atmosférica apontando para baixo e a pressão da panela apontando para cima, vamos fazer a diferença entre elas para saber qual é a pressão resultante na tampa.

P s a t - P a t m = F A

Substituindo valores e isolando a força:

F = 120,8 - 101 × 0,01767

F = 0,35   N

E essa força é o peso da tampa, caso você queira determinar a massa da tampa dividindo o peso pela gravidade temos a massa.

p = F = g ∙ m

m = p g

m = 0,35 9,8   = 0,051 k g

Resposta

F = 0,35   N

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