Avaliação - Termodinâmica
Instruções:
- Apresente TODOS os cálculos necessários para a resolução da questão de forma ORGANIZADA;
- É permitido o uso de calculadoras, MAS NÃO É PERMITIDO O USO DE CELULAR;
- Essa avaliação vale 10,0 (dez pontos);
Questão (2,0) - Um condicionador de ar de Carnot retira energia térmica de uma sala a
e a transfere na forma de calor para o ambiente, que está a
. Qual a eficiência desse condicionador de ar?
Instruções:
Passo 1
Beleza! A gente tem um condicionador de ar de Carnot que está retirando calor de uma sala a 27°C e jogando esse calor para o ambiente externo que está a 37°C. O que a gente precisa descobrir é qual a eficiência desse condicionador de ar. Para isso, vamos usar conceitos de Termodinâmica, especialmente o ciclo de Carnot, que é o ciclo mais eficiente possível para máquinas térmicas. Vamos também precisar converter as temperaturas para a escala Kelvin e aplicar a fórmula da eficiência de Carnot.
Passo 2
Primeiro, vamos converter as temperaturas de Celsius para Kelvin, porque na termodinâmica usamos a escala Kelvin para evitar números negativos. A fórmula é simples:
Então:
Passo 3
Agora, vamos usar a fórmula da eficiência de Carnot para um refrigerador ou condicionador de ar. A eficiência nesse caso é conhecida como coeficiente de desempenho (COP) e é dado por:
Onde:
- $ T_{fria} $ é a temperatura da sala (onde estamos retirando o calor)
- $ T_{quente} $ é a temperatura do ambiente externo (para onde estamos transferindo o calor)
Passo 4
Vamos substituir os valores que já calculamos na fórmula:
Resposta
A eficiência do condicionador de ar de Carnot é 30.