Um freezer ideal em uma cozinha possui uma temperatura constante de
, enquanto que o ar na cozinha possui uma temperatura constante de
. Suponha que a vedação do freezer não é perfeita, de forma que há uma entrada de energia em forma de calor a uma taxa de 0.31 W.
(a) Determine a energia elétrica consumida pelo freezer em 1 hora, em joules, para manter a temperatura do freezer constante.
(b) Qual a quantidade de calor, em joules, é jogada para fora do freezer em 1 hora?
(a) Determine a energia elétrica consumida pelo freezer em 1 hora, em joules, para manter a temperatura do freezer constante.
(b) Qual a quantidade de calor, em joules, é jogada para fora do freezer em 1 hora?
Passo 1
O enunciado descreve um freezer ideal (reversível) operando como refrigerador de Carnot entre a temperatura interna
e a temperatura ambiente
, com uma entrada de calor por vazamento de
. Para manter a temperatura interna constante é preciso remover esse calor usando trabalho elétrico
. Vamos usar o coeficiente de desempenho (COP) de um refrigerador de Carnot:
Passo 2
Converter as temperaturas de graus Celsius para kelvin:
Passo 3
Calcular o COP do refrigerador de Carnot:
Passo 4
A potência elétrica requerida é dada por
Passo 5
A energia elétrica consumida em
é
Passo 6
A potência de calor rejeitado ao ambiente vale
Passo 7
O calor total rejeitado em 1 h é
Resposta
(a)
(b)
(b)