10-1 Um ciclo de refrigeração de Carnot retira calor 'e um reservatório térmico a
o rejeita para um reservatório a
.
(a) Calcule o coeficiente de eficácia desse ciclo de refrigeração.
(b) Qual é a poténcia necessária se o ciclo retira 15 kW à temperatura de
?
(c) Qual é o fator de eficácia da bomba de calor operando entre as mesmas temperaturas do ciclo de refrigeração acima?
(d) Qual é o fluxo de calor rejeitado à temperatura de
se a bomba de calor retira 15 kW à temperatura de
? Resp.: 18 kW .
(a) Calcule o coeficiente de eficácia desse ciclo de refrigeração.
(b) Qual é a poténcia necessária se o ciclo retira 15 kW à temperatura de
(c) Qual é o fator de eficácia da bomba de calor operando entre as mesmas temperaturas do ciclo de refrigeração acima?
(d) Qual é o fluxo de calor rejeitado à temperatura de
Passo 1
O enunciado descreve um ciclo de refrigeração de Carnot operando entre as temperaturas de -12 °C e 40 °C. Vamos calcular: o coeficiente de eficácia (COP) no modo refrigeração, a potência de trabalho necessária para remover 15 kW, o COP como bomba de calor e o fluxo de calor rejeitado.
Passo 2
Primeiro, convertemos as temperaturas para a escala Kelvin, pois nas fórmulas de Carnot usamos temperaturas absolutas. Temos:
Passo 3
Para um refrigerador de Carnot, o coeficiente de eficácia (COP) é dado por:
Substituindo:
Passo 4
A potência de trabalho necessária para remover um fluxo de calor
é
Passo 5
No modo bomba de calor, o COP de Carnot é
Passo 6
O fluxo de calor rejeitado
pela bomba de calor satisfaz o balanço de energia:
Resposta
(a)
;
(b) ;
(c) ;
(d) .
(b)
(c)
(d)