Um aparelho de ar-condicionado em um dia quente de verão transfere a potência térmica de uma casa a
e rejeita energia para o ambiente externo que está a
. A casa tem massa de 15000 kg , com um calor específico médio de
. Para prover o resfriamento necessário, o evaporador do arcondicionado opera a
e o condensador a
. O aparelho de ar-condicionado tem COP igual a
daquele de um refrigerador de Carnot operando nas mesmas condições. Encontre o COP do ar- -condicionado e a potência necessária para acioná-lo
Passo 1
O enunciado descreve um ar– condicionado que retira calor de uma casa (massa
,kg, calor específico
,kJ/kgK) para mantê-la a
C, rejeitando-o ao exterior a
C. O ciclo de refrigeração tem evaporador a
C e condensador a
C, e seu COP é
do de um ciclo de Carnot nas mesmas temperaturas de evaporador e condensador. Vamos calcular (i) o COP do aparelho e (ii) a potência elétrica de acionamento, assumindo que a casa é resfriada de
C a
C em
h.
Passo 2
Para o refrigerador de Carnot operando entre reservatório frio a
e quente a
o COP de Carnot é
Passo 3
O ar– condicionado real tem COP igual a
desse valor, logo
Passo 4
A energia térmica removida para baixar a casa de
C a
C é
Passo 5
O trabalho de compressor necessário é
Passo 6
Se esse resfriamento de
K ocorrer em
h (
s), a potência elétrica de acionamento é
Resposta
COP
Potência de acionamento kW.
Potência de acionamento