Considere 3 tipos de refrigerador: (1) Um refrigerador de Carnot, que segue um ciclo de Carnot; (2) Um refrigerador perfeito idealizado que só existe na imaginação, que retira calor mas que não usa energia; e (3) um refrigerador real de cozinha que podemos comprar nas lojas, que usa energia elétrica para fazer a refrigeração dos alimentos.
(b) Para um refrigerador que opera entre temperaturas de
e
, calcule o limite superior (ou máximo) do coeficiente de desempenho para um refrigerador real.
(b) Para um refrigerador que opera entre temperaturas de
Passo 1
Beleza, vamos lá! O enunciado pede para a gente calcular o limite máximo do coeficiente de desempenho (COP) para um refrigerador real que opera entre 30°C e -10°C. Isso está relacionado à termodinâmica, especificamente aos ciclos de refrigeração. Para resolver isso, vamos precisar usar a fórmula do COP de um refrigerador de Carnot, que é o máximo teórico que podemos alcançar.
Passo 2
Primeiro, precisamos converter as temperaturas de Celsius para Kelvin, porque nas fórmulas termodinâmicas a gente sempre trabalha com a escala absoluta. A fórmula para converter é:
Então:
Passo 3
Agora que temos as temperaturas em Kelvin, vamos usar a fórmula do COP para um refrigerador de Carnot, que é:
Isso nos dá o desempenho máximo possível para o refrigerador operando entre essas duas temperaturas.
Passo 4
Vamos substituir os valores que calculamos:
Passo 5
Fazendo a divisão:
Resposta
O limite máximo do coeficiente de desempenho para o refrigerador real é aproximadamente 6,58.