3 Certa marca de freezer anuncia que usa
de energia por ano. Considere que um ano tem 365 dias. (a) Supondo que o freezer funcione por
todos os dias, quanta potência ele requer quando está em funcionamento? (b) Se o freezer mantém seu interior a uma temperatura de
em uma sala de
, qual é seu coeficiente de desempenho teórico máximo? (c) Qual a quantidade máxima teórica de gelo à
que esse freezer poderia fazer em uma hora, partindo de água a
? (calor específico da água
, calor de fusão da água
)
(a) (3 pontos) (A) 197 W , (B) 535 W , (C) 609 W , (D) 275 W , (E) 323 W , (F) 215 W , (G) 306 W , (H) 571 W , (I) 427 W , (J) 457 W , (K) 187 W , (L) 230 W , (M) 177 W , (N) 497 W , (O) 253 W , § 372 W , (Q) 291 W ,
(b) (3 pontos) (A) 7,11 , (B) 5,52 , (C) 0,259 , (D) 6,41 , (E) 0,531 , (F) 0,109 , (G) 0,208 , (H) 0,442 , (I) 9,70 , (J) 0,328 , (K) 13,4 , (L) 0,135, (M) 7,97, (N) 0,285, (O) 0,164, § 0,386, (Q) 0,083 2,
(c) ( 3 pontos) (A)
, (B)
, (C)
, (D)
, (E)
, (F)
, (G)
, (H)
, (I)
, (J)
, (K)
, (L)
, (M)
, (N)
, (O)
, §
, (Q)
(a) (3 pontos) (A) 197 W , (B) 535 W , (C) 609 W , (D) 275 W , (E) 323 W , (F) 215 W , (G) 306 W , (H) 571 W , (I) 427 W , (J) 457 W , (K) 187 W , (L) 230 W , (M) 177 W , (N) 497 W , (O) 253 W , § 372 W , (Q) 291 W ,
(b) (3 pontos) (A) 7,11 , (B) 5,52 , (C) 0,259 , (D) 6,41 , (E) 0,531 , (F) 0,109 , (G) 0,208 , (H) 0,442 , (I) 9,70 , (J) 0,328 , (K) 13,4 , (L) 0,135, (M) 7,97, (N) 0,285, (O) 0,164, § 0,386, (Q) 0,083 2,
(c) ( 3 pontos) (A)
Passo 1
O enunciado dá que o freezer consome
,k
por ano e funciona
h por dia ao longo de
dias. Precisamos:
. Calcular a potência elétrica
quando está ligando, usando relação energia–potência.
. Determinar o coeficiente de desempenho teórico máximo (
) para temperaturas de
(interior) e
(ambiente).
. Calcular, em uma hora de operação, quanta massa de gelo a
pode ser produzida, partindo de água a
, usando a potência frigorífica disponível e os calores envolvidos.
Passo 2
Para achar a potência quando está funcionando, note que a energia anual é
Como funciona
h/dia em
dias, o total de horas de funcionamento por ano é
Logo, a potência média em funcionamento é
Passo 3
Para o coeficiente de desempenho de Carnot de um refrigerador, usamos
com temperaturas absolutas. Convertendo:
Assim,
Passo 4
A potência elétrica de
,W, multiplicada pelo
, dá a potência frigorífica extraída do interior:
Em uma hora (
s), a energia removida é
Para formar gelo a
a partir de água a
, cada quilograma requer
Logo, a massa de gelo é
Resposta
(a)
W (opção P)
(b) (opção M)
(c) kg (opção Q)
(b)
(c)