Um condicionador de ar remove calor de uma casa, de maneira estável (regime permanente), a uma taxa de
, enquanto consome energia elétrica a uma taxa de 6 kW . Determine o COP desse condicionador de ar e a taxa de transferência de calor para o ar externo.
Passo 1
Beleza, vamos lá! A gente tem um condicionador de ar que tá retirando calor de uma casa na taxa de
e usando energia elétrica a uma taxa de
. Nosso objetivo aqui é descobrir duas coisas: o COP (Coeficiente de Performance) desse condicionador e qual é a taxa de transferência de calor que ele manda pro ar externo. Pra isso, vamos usar conceitos de termodinâmica envolvendo energia e eficiência.
Passo 2
Primeiro, vamos entender o que é o COP. No caso de um condicionador de ar, o COP é uma medida de quão eficiente ele é em transferir calor em relação à energia que ele consome. A fórmula básica é:
Onde:
-
é o Coeficiente de Performance para refrigeração. -
é a taxa de calor removido da casa. -
é a potência elétrica consumida.
Passo 3
Agora, antes de calcular, precisamos garantir que as unidades estejam compatíveis. O calor está sendo dado em
e a potência em
. Sabemos que
, então vamos converter o
para
:
Passo 4
Agora que
está em
, podemos calcular o COP:
Isso significa que para cada unidade de energia elétrica consumida, o condicionador de ar remove aproximadamente 2,083 unidades de calor da casa.
Passo 5
Por fim, vamos calcular a taxa de transferência de calor para o ar externo, que chamaremos de
. Na termodinâmica, especialmente para sistemas de refrigeração, sabemos que:
Onde:
-
é o calor rejeitado para o ambiente externo. -
e já foram definidos anteriormente.
Substituindo os valores:
Resposta
O Coeficiente de Performance (COP) do condicionador de ar é aproximadamente 2,083 e a taxa de transferência de calor para o ar externo é de 18,5 kW.