Uma câmara frigorífica deve levar 10 kg de frango de 10 a-18 ^circ C, para posterior estocagem. A câmara funciona com um sistema de compressão de amônia, que opera com temperaturas de evaporação e condensação de -40^circ C e 40^circ C, respectivamente. As perdas de calor através das paredes da câmara são de 30% do total removido na evaporação da amônia. Faça um gráfico do COP do ciclo em função da eficiência do compressor.

Passo 1

Vamos resolver um exercício sobre uma câmara frigorífica que precisa resfriar 10 kg de frango de 10°C para -18°C. Para isso, ela utiliza um sistema de compressão de amônia. O sistema opera com temperaturas de evaporação de -40°C e de condensação de 40°C. Além disso, há perdas de calor de 30% do total removido na evaporação. Vamos calcular o Coeficiente de Performance (COP) do ciclo em função da eficiência do compressor. Para isso, vamos precisar entender conceitos de termodinâmica relacionados a ciclos frigoríficos, COP e eficiência de compressão.

Passo 2

Primeiro, vamos transformar as temperaturas dadas de Celsius para Kelvin, já que as equações termodinâmicas usam a escala Kelvin.

Passo 3

O Coeficiente de Performance ideal para um ciclo frigorífico de Carnot é dado por:

Passo 4

Considerando as perdas de calor de 30% durante a evaporação, o calor total que precisa ser removido será:
Isso significa que o COP real será menor que o COP de Carnot devido às perdas.

Passo 5

A eficiência do compressor ( ) influencia o trabalho realizado pelo compressor. O trabalho real ( ) está relacionado ao trabalho ideal pelo inverso da eficiência:
Como o COP é , substituindo pelo trabalho real:

Passo 6

Incorporando as perdas de calor, o COP ajustado fica:

Resposta

O Coeficiente de Performance (COP) do ciclo frigorífico em função da eficiência do compressor é aproximadamente:
Isso significa que o COP aumenta linearmente com a eficiência do compressor. Quanto maior a eficiência ( ), maior será o COP, indicando um sistema frigorífico mais eficaz.

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