Para fazer gelo, um freezer extrai 42 kcal de calor de um reservatório a
cada ciclo.
O coeficiente de rendimento do freezer é 5,7 . A temperatura do ambiente é
.
a) ( 10 pontos) Encontre o trabalho necessário, por ciclo, para manter o freezer em funcionamento.
b) ( 10 pontos) Determine o calor, por ciclo, rejeitado para o ambiente.
c) ( 05 pontos) Qual seria o coeficiente de rendimento (de desempenho) do freezer se operasse como um refrigerador ideal (de Carnot)?
O coeficiente de rendimento do freezer é 5,7 . A temperatura do ambiente é
a) ( 10 pontos) Encontre o trabalho necessário, por ciclo, para manter o freezer em funcionamento.
b) ( 10 pontos) Determine o calor, por ciclo, rejeitado para o ambiente.
c) ( 05 pontos) Qual seria o coeficiente de rendimento (de desempenho) do freezer se operasse como um refrigerador ideal (de Carnot)?
Passo 1
Neste exercício vamos analisar um freezer que extrai
de um reservatório a
em cada ciclo, funcionando num ambiente a
e com coeficiente de desempenho
. O conteúdo é refrigeração: vamos usar a definição de COP e o balanço de energia para refrigeradores.
Passo 2
O coeficiente de desempenho de um refrigerador é definido por
, onde
é o calor extraído e
o trabalho fornecido. Desse modo, o trabalho necessário por ciclo é dado por
Passo 3
Pela primeira lei da termodinâmica (balanço de energia) para cada ciclo, o calor rejeitado ao ambiente
satisfaz
. Substituindo em kcal e depois convertendo para joules, temos
Passo 4
Para um refrigerador de Carnot (operando de forma ideal), o coeficiente de desempenho é
onde as temperaturas devem estar em kelvin:
e
. Logo,
Resposta
a) Trabalho por ciclo:
b) Calor rejeitado ao ambiente:
c) Coeficiente de desempenho ideal (Carnot):