Exercícios Resolvidos de Ciclo de Carnot

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Enunciado

Propõe-se aquecer uma residência durante o inverno usando uma bomba de calor. A temperatura da residência deve ser mantida igual a 20°C. Estima-se que, quando a temperatura do meio externo cai a -10°C, a taxa de transferência de calor da residência para o meio externo seja de 25kW. Qual a mínima potência elétrica necessária para acionar essa bomba de calor?

Passo 1

De novo o problema não cita explicitamente qual ciclo termodinâmico na qual a bomba de calor opera e pede a potência mínima de operação, portanto, vamos calcular essa potência baseada num ciclo de Carnot.

Passo 2

Para isso vamos calcular a eficiência do ciclo, que como sabemos depende apenas das temperaturas da fonte quente e da fonte fria

η = 1 - T L T H

η = 1 - 263 293 = 30 293 = 10,24 %

Passo 3

Associamos essa eficiência a perda de calor que a casa sofre para o ambiente para achar a potência.

W = η ⋅ Q ˙

W = 0,1024 ⋅ 25 k W = 2,56 k W

Resposta

W = 2,56 k W

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