3-Calcular o coeficiente de desempenho para o refrigerador de Carnot.
Passo 1
O enunciado pede o coeficiente de desempenho (COP) de um refrigerador de Carnot, ou seja, de um ciclo termodinâmico reversível que opera entre um reservatório quente a temperatura
e um reservatório frio a temperatura
. Para resolver, vamos usar a definição de COP de refrigerador, a primeira lei da termodinâmica e a relação de reversibilidade de Carnot.
Passo 2
Por definição, o coeficiente de desempenho de um refrigerador é
onde
é o calor extraído do reservatório frio e
é o trabalho fornecido ao ciclo.
Passo 3
Pela primeira lei da termodinâmica aplicada ao ciclo, o trabalho é a diferença entre o calor rejeitado ao reservatório quente
e o calor absorvido
:
Passo 4
Para um ciclo de Carnot reversível vale
logo
. Substituindo em
e depois em
, temos