Uma máquina de Carnot deve ser usada como bomba de calor para aquecer o camarote de uma embarcação no inverno e como máquina frigorífica (refrigerador) para resfriá-lo no verão. A temperatura interna do camarote deve ser mantida à
(no inverno e no verão). O calor a ser transferido através das paredes do camarote entre o exterior e o interior nos dois casos deve ser
.
Se a máxima temperatura externa for de
(no verão), qual a potência mínima requerida para acionar a máquina frigorífica (que se destina a manter o camarote à
.
Se a máxima temperatura externa for de
Passo 1
O enunciado pede a potência mínima para acionar uma máquina de Carnot operando como refrigerador no verão, de forma a retirar da cabine um calor de
,
e manter a temperatura interna em
, quando a temperatura externa máxima é
.
Conteúdo: termodinâmica de ciclos reversíveis (Carnot) e coeficiente de desempenho de refrigerador.
Conteúdo: termodinâmica de ciclos reversíveis (Carnot) e coeficiente de desempenho de refrigerador.
Passo 2
Passamos as temperaturas para a escala Kelvin:
Passo 3
Para um refrigerador de Carnot o coeficiente de desempenho é
Passo 4
Convertendo a taxa de calor de
para watts:
Passo 5
A potência mínima requerida é o trabalho por segundo:
Resposta
A potência mínima requerida é aproximadamente
.