Um freezer possui um coeficiente de desempenho igual a 3,8 . O freezer deve converter 1,9 kg de água a 25^circ C em 1,9 kg de gelo a -18^circ C. Qual é a quantidade de calor rejeitada para o ambiente? Considere o calor específico da água líquida 4186 J / Kg cdot K, o calor específico do gelo 2220 J / Kg K e o calor latente de fusão da água 334 times 10^3 J / kg Tk=Tc+273,15.
a. 1149 KJ
b. 1078 KJ
c. 1186 KJ
d. 1116 KJ
e. 629 KJ

Passo 1

Resumo do enunciado e conteúdo: Um freezer com coeficiente de desempenho COP=3,8 deve transformar 1,9 kg de água a 25^circC em gelo a -18^circC. Queremos saber o calor rejeitado ao ambiente. Vamos usar calorimetria (calor sensível e latente) e termodinâmica de ciclos frigoríficos.

Passo 2

Definição de COP e balanço de energia: Para um refrigerador o COP é QLW, sendo QL o calor extraído do interior e W o trabalho fornecido. A energia rejeitada ao meio quente é
QH = QL + W

Passo 3

Cálculo de QL: Calor total removido do sistema:
Resfriamento da água de 25^circC a 0^circC:
Q1 = m,cágua,De<a T = 1,9cdot4186cdot25 = 198,835 J á
Congelação a 0^circC:
Q2 = m,L = 1,9cdot334times10^3 = 634,600 J
Resfriamento do gelo de 0^circC a -18^circC:
Q3 = m,c>=lo,De<a T = 1,9cdot2220cdot18 = 75,924 J
Total:
QL = Q1 + Q2 + Q3 = 909,359 J

Passo 4

Cálculo do trabalho W: Usando COP = QLW, temos
W = QLCOP = 909,3593,8 = 239,309 J

Passo 5

Cálculo do calor rejeitado QH: Pelo balanço
QH = QL + W = 909,359 + 239,309 = 1,148,668 J approx 1149 kJ

Resposta

1149 kJ

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