Questão 03. Mediante
de pressão, o Hélio entra em ebulição a
calor de vaporização é de
. Qual o tamanho do motor (cv), em cavalo-vapor, que é necessário para fazer funcionar um refrigerador que precisa transformar 2,00 mols de gás hélio a
em hélio líquido a
em um minuto. Assuma que a
temperatura ambiente é
e que a eficiência do refrigerador é
do máximo possível. (Dado: 1cv
)
temperatura ambiente é
Passo 1
O enunciado pede o tamanho do motor (em cavalo-vapor) necessário para acionar um refrigerador que, em
s, deve liquefazer
mol de hélio à temperatura de ebulição
K. Sabemos a pressão é
atm, a entalpia de vaporização é
o
, a temperatura ambiente (reservatório quente) é
K e a eficiência do refrigerador é
do máximo de Carnot. Vamos usar:
– para o calor retirado do frio;
– para o coeficiente de desempenho de Carnot;
– ;
– Potência e trabalho relacionados por ;
– Conversão W.
–
–
–
– Potência e trabalho relacionados por
– Conversão
Passo 2
Calcular o calor extraído do reservatório frio em
s:
A taxa de extração de calor é
Passo 3
Determinar o COP de Carnot entre
K e
K:
Passo 4
A eficiência real é
desse valor:
Passo 5
Calcular a potência de entrada (trabalho por segundo) necessária:
Passo 6
Converter para cavalo-vapor sabendo que
cv
W:
Resposta
O motor deve ter aproximadamente
cv.