Uma bomba de calor que possui coeficiente de desempenho igual a 3.8, que corresponde a do desempenho teórico máximo, coloca 31 kJ de energia como calor em um quarto durante cada ciclo, para mantê-lo aquecido a temperatura constante.
(a) Qual a energia elétrica gasta pela bomba, em kJ?
(b) Qual o calor (em módulo), em kJ, a bomba lança para o ambiente externo?
(c) Considerando que o quarto está a uma temperatura de , qual deve ser a temperatura, em , do lado de fora da casa?
Passo 1
Beleza, o enunciado tá falando de uma bomba de calor (conteúdo de Termodinâmica) que tem:
Coeficiente de desempenho real , que equivale a 23 % do máximo teórico.
A cada ciclo ela entrega de calor no quarto (mantido a ).
O que a gente precisa usar:
A 1ª Lei (conservação de energia) para ciclos:
Definição de COP real para bomba de calor:
COP de Carnot (teórico máximo) para bomba de calor:
onde e estão em kelvin.
Vamos achar em ordem:
(a) energia elétrica gasta ,
(b) calor rejeitado exterior ,
(c) temperatura externa em .
Passo 2
Calcular a energia elétrica gasta .
Por definição de COP real:
Substituindo:
Passo 3
Calcular o calor lançado para o ambiente externo, .
Pela 1ª Lei: