Um freezer possui um coeficiente de desempenho igual a 4,3 . O freezer deve converter
de água a
em
de gelo a -18
. Qual é a quantidade de calor rejeitada para o ambiente? Considere o calor específico da água líquida
, o calor específico do gelo
.K e o calor latente de fusão da água
.
a. 1121 KJ
b. 1052 KJ
c. 1157 KJ
d. 1089 KJ
e. 655 KJ
a. 1121 KJ
b. 1052 KJ
c. 1157 KJ
d. 1089 KJ
e. 655 KJ
Passo 1
O enunciado pede para um freezer com coeficiente de desempenho (COP) frigorífico igual a 4,3 transformar 1,9 kg de água a 25 °C em 1,9 kg de gelo a –18 °C e quer saber o calor rejeitado ao meio. O conteúdo envolvido é termodinâmica de processos de refrigeração, onde vamos usar calor sensível, calor latente, a definição de COP e a relação entre calor removido, trabalho e calor rejeitado.
Passo 2
Para obter o calor removido da água (Q_L), dividimos o processo em três etapas:
Esfriamento da água de 25 °C a 0 °C:
onde
,
,
e
.
Fusão da água a 0 °C:
com
.
Esfriamento do gelo de 0 °C a –18 °C:
onde
.
Passo 3
Calculando cada termo:
Somando:
Passo 4
Pela definição de COP frigorífico temos:
onde
é o trabalho de compressão fornecido ao freezer.
Passo 5
O calor rejeitado ao ambiente é a soma do calor removido e do trabalho:
Convertendo para kJ dá aproximadamente 1121 kJ.
Passo 6
Portanto, a quantidade de calor rejeitada para o ambiente é cerca de 1121 kJ.
Resposta
1121 kJ