Através da circulação em regime permanente de um refrigerante a uma baixa temperatura através de passagens nas paredes do compartimento do congelador, um refrigerante mantém o compartimento do congelador a
quando o ar ambiente do refrigerador encontra-se a
. A taxa de transferência de calor do compartimento do congelador para o refrigerante é de
e a potência de entrada necessária para operar o refrigerador é de
. Determine o COP do refrigerador e compare com o COP de um ciclo de refrigeração reversível (CARNOT) operando entre os mesmos reservatórios.
Passo 1
O enunciado descreve um refrigerador que retira calor do compartimento do congelador a
e rejeita calor ao ambiente a
. A taxa de calor extraído do congelador é
e a potência de entrada é
. Vamos calcular primeiro o coeficiente de desempenho (COP) real, definido como
e depois comparar com o COP de um ciclo de Carnot operando entre as mesmas temperaturas, que é
onde
e
são as temperaturas absoluta (em kelvin) do reservatório frio e quente, respectivamente.
Passo 2
Calcular o COP real usando as mesmas unidades de
e
:
Passo 3
Converter as temperaturas de Celsius para kelvin:
Em seguida, o COP de Carnot é
Passo 4
Comparando, o COP real vale
enquanto o COP teórico reversível é cerca de
. Ou seja, o equipamento real opera com aproximadamente
da eficiência máxima ideal.
Resposta
COP real
COP de Carnot
COP de Carnot