Para fazer gelo, um freezer extrai 242 J de calor de um reservatório à -11^circ C em cada ciclo. O coeficiente de performance do freezer é 5,4. A temperatura do ambiente é 26^circ C. Quanto calor, por ciclo, é rejeitado para o ambiente?
(a) 236
(b) 287
© 250
(d) 275
(e) 264

Passo 1

Beleza, aqui o enunciado diz que um freezer extrai J de calor do interior (a ) em cada ciclo. O coeficiente de performance (COP) dele é 5,4 e a temperatura do ambiente é . A matéria envolvida é Termodinâmica – mais especificamente, a parte de refrigeradores e bombas de calor.
O que vamos precisar:
  • Definição de COP para refrigerador: , onde é o trabalho que você fornece ao freezer.
  • A Primeira Lei da Termodinâmica para saber que o calor rejeitado para o ambiente é .

Passo 2

Primeiro ponto: entender o que é o COP.
Para um refrigerador (ou freezer), COP é a “eficiência” que diz quanto calor frio COP ;=; QLW a gente consegue tirar para cada joule de trabalho W ;=; QLCOP que a gente coloca. Matematicamente:
Daí, pra descobrir o trabalho , basta isolar:

Passo 3

Agora, vamos calcular o trabalho W ;=; QLCOP ;=;242 J5,4 ;approx; 44,81 J .

Passo 4

Aí a gente usa a Primeira Lei (conservação de energia) para o ciclo: o calor rejeitado pro ambiente QH ;=; QL + W ;=; 242 J + 44,81 J ;approx; 286,81 J é a soma do calor extraído mais o trabalho que entrou no freezer:

Resposta

Arredondando, o calor rejeitado por ciclo é aproximadamente 287 J.

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