Estado |
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Porcentagem <br> de liquido |
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80 | 2305 | 0,0682 | 1969 | 0 |
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80 | 2305 | 0,00946 | 1171 | 100 |
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5 | 363 | 0,2202 | 1005 | 54 |
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5 | 363 | 0,4513 | 1657 | 5 |
a) Em cada ciclo, qual é o calor retirado do interior do refrigerador para o liquido refrigerante enquanto ele se encontra no evaporador? b) Em cada ciclo, qual é o calor rejeitado do refrigerante para o ar fora do refrigerador enquanto o refrigerante está no condensador? c) Em cada ciclo, qual é o trabalho realizado pelo motor que aciona o compressor? d) Calcule o coeficiente de desempenho do refrigerador.
Passo 1
Vamos organizar o que precisamos fazer aqui! Temos um exercício sobre um ciclo de refrigeração, onde precisamos calcular diferentes quantidades de calor e o desempenho do refrigerador usando os dados fornecidos nas quatro etapas do ciclo. Vamos trabalhar com conceitos de termodinâmica, especificamente aplicando a primeira lei da termodinâmica para ciclos. Para resolver isso, vamos precisar entender como o calor é absorvido e rejeitado no ciclo, além de calcular o trabalho realizado e o coeficiente de desempenho.
Passo 2
Primeiro, vamos calcular o calor retirado do interior do refrigerador (Q<sub>in</sub>) enquanto o refrigerante está no evaporador. Para isso, usamos a variação da energia interna durante o processo de evaporação.
A fórmula básica da primeira lei da termodinâmica para esse processo é:
Onde:
-
é a energia interna no estado b, -
é a energia interna no estado a.
Substituindo os valores:
O sinal negativo indica que o calor está sendo retirado do interior do refrigerador.
Passo 3
Agora, vamos calcular o calor rejeitado para o ambiente (Q<sub>out</sub>) enquanto o refrigerante está no condensador. Novamente, usamos a variação da energia interna, mas agora entre os estados d e c.
A fórmula é:
Substituindo os valores:
Esse é o calor que o refrigerante libera para o ambiente externo durante a condensação.
Passo 4
Em seguida, vamos determinar o trabalho realizado pelo compressor (W) que está acionando o ciclo. O trabalho é a diferença entre o calor rejeitado e o calor absorvido:
Substituindo os valores calculados:
Esse é o trabalho que o compressor precisa realizar para manter o ciclo de refrigeração funcionando.
Passo 5
Por último, vamos calcular o coeficiente de desempenho (COP) do refrigerador, que nos mostra a eficiência do sistema. O COP é dado pela razão entre o calor retirado do interior e o trabalho realizado:
Usando os valores que encontramos:
O valor negativo indica que estamos considerando o calor sendo removido, então podemos considerar o valor absoluto para interpretação prática.
Resposta
a) O calor retirado do interior do refrigerador é de 798 kJ por ciclo.