Uma máquina térmica de Carnot recebe calor a partir de um reservatório a
a uma taxa de
e rejeita o calor residual para o ar ambiente a
. A saída de trabalho da máquina térmica é usada em um refrigerador que retira calor a partir de o espaço refrigerado a-5
e transfere-a para o ar ambiente a
. Determine (a) a taxa máxima de remoção de calor do espaço refrigerado e (b) a taxa total de rejeição de calor para o ar ambiente.
Passo 1
Beleza, o exercício diz que a gente tem uma máquina de Carnot que recebe calor a 900 °C e rejeita a 27 °C, recebendo 800 kJ/min. O trabalho dela alimenta um refrigerador de Carnot que retira calor de –5 °C e joga de novo a 27 °C.
Conteúdo: termodinâmica – ciclo de Carnot (eficiência e COP).
O que precisamos:
Conteúdo: termodinâmica – ciclo de Carnot (eficiência e COP).
O que precisamos:
- Converter temperaturas pra Kelvin.
- Calcular a eficiência da máquina de Carnot:
. - Achar a potência de trabalho
. - Calcular o COP do refrigerador de Carnot:
. - Com esse COP e
, achar a taxa de calor retirada do espaço refrigerado e a rejeição total ao ambiente.
Passo 2
Primeiro, converte Celsius → Kelvin:
A eficiência de Carnot é
Isso significa que, no melhor caso, só 74,49% do calor entra vira trabalho.
Passo 3
Agora, a potência de trabalho (taxa de saída) da máquina é
Passo 4
Para o refrigerador de Carnot: as temperaturas são
O COP máximo é
Passo 5
- A taxa de calor retirada do espaço refrigerado é
2) A rejeição de calor do motor é
3) O refrigerador rejeita ao ambiente
- Total pro ambiente:
Resposta
(a)
.
(b) .
(b)