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Data: ___/___/______
Fuvest 2021 · Segunda fase · Questão 2 · Discursiva
Física · Hidrostática
Um modelo simplificado de uma panela de pressão consiste em um recipiente cilíndrico provido de uma tampa com borda emborrachada que previne a saída de vapor. No centro da tampa, sobre um orifício de área , repousa uma válvula de massa que pode se deslocar verticalmente, sem atrito, e que impede que a pressão interna à panela ultrapasse um valor limite. A pressão atmosférica e a aceleração da gravidade no local de operação da panela são, respectivamente, 0 e .
- Liste todas as forças que atuam verticalmente sobre a válvula num instante em que ela está em perfeito contato com a tampa da panela.
- Deseja-se que a panela atinja uma pressão interna de operação não inferior a 20. Por outro lado, os materiais de que é feita a panela são capazes de suportar uma pressão interna máxima igual a 3, 50, além da qual a panela explode. Qual deve ser a faixa de valores da massa da válvula para que a panela funcione segundo as especificações?
Suponha que a panela, vedada, esteja sobre a chama do fogão e que seu interior esteja completamente ocupado por uma mistura de ar com vapor de água, totalizando mols de gás que pode ser considerado ideal. Nesse momento, a pressão interna é 1, e a energia cinética média das moléculas no gás é 1. Ao longo de mais algum tempo, com a panela ainda perfeitamente vedada, a chama do fogão transfere energia para o gás e eleva a energia cinética média das moléculas para um valor 2, que é 10% maior do que 1. Determine a razão entre o valor 2 da pressão interna nesse instante final e seu valor inicial 1.
Note e adote: Considere que a área de contato entre a válvula e os seus pontos de apoio na panela é desprezível frente à área A.
Resposta