Considere um ciclo ideal de refrigeração que apresenta temperaturas no condensador e no evaporador, respectivamente, iguais a 45^circ C C-15^circ C. Determine o coeficiente de eficácia para ciclos que utilizam R-12 e amônia como fluido de trabalho.

Passo 1

Beleza, vamos lá! Você me pediu para resolver um exercício sobre o coeficiente de eficácia (também conhecido como COP) de um ciclo ideal de refrigeração. O enunciado diz que as temperaturas no condensador e no evaporador são, respectivamente, 45^circ C e -15^circ C. Vamos precisar usar conceitos de termodinâmica, especificamente sobre ciclos de refrigeração ideais, e aplicar a fórmula do COP para encontrar a eficácia do ciclo utilizando R-12 e amônia como fluidos de trabalho.

Passo 2

Primeiro, vamos lembrar o que é o coeficiente de eficácia (COP). No contexto de um ciclo de refrigeração, o COP é uma medida de eficiência que indica quanto de calor é removido do ambiente frio ( QL) em relação ao trabalho realizado ( W) pelo ciclo. A fórmula geral do COP para um ciclo de refrigeração ideal (Ciclo de Carnot) é:
COP = QLW
Mas para um ciclo de Carnot, podemos relacionar as temperaturas com o COP usando a seguinte fórmula:
COPCarnot = TLTH - TL
Onde:
  • TL é a temperatura do evaporador (em Kelvin)
  • TH é a temperatura do condensador (em Kelvin)

Passo 3

Vamos converter as temperaturas de Celsius para Kelvin, já que nas equações termodinâmicas usamos a escala Kelvin.
TH = 45^circ C + 273 = 318 , K
TL = -15^circ C + 273 = 258 , K

Passo 4

Agora, substituímos esses valores na fórmula do COP do Ciclo de Carnot:
COPCarnot = 258318 - 258 = 25860

Passo 5

Fazendo a conta:
COPCarnot = 25860 = 4,3

Passo 6

Então, o coeficiente de eficácia para esse ciclo ideal de refrigeração é 4,3. E o legal é que, sendo um ciclo ideal, esse valor do COP é válido tanto para sistemas que usam R-12 quanto para aqueles que utilizam amônia como fluido de trabalho.

Resposta

O coeficiente de eficácia (COP) para o ciclo ideal de refrigeração é 4,3 tanto para R-12 quanto para amônia.

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