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);
    5^a Questão (2,0) - Um condicionador de ar de Carnot retira energia térmica de uma sala a 27^circ C e a transfere na forma de calor para o ambiente, que está a 37^circ C. Qual a eficiência desse condicionador de ar?

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:
T(K) = T(°C) + 273
Então:
Tsala = 27 + 273 = 300 , K
Tambiente = 37 + 273 = 310 , K

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:
COP = TfriaTquente - Tfria
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:
COP = 300310 - 300 = 30010 = 30

Resposta

A eficiência do condicionador de ar de Carnot é 30.

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