QUESTÃO 2. (2,0 pontos) Um inventor alega ter desenvolvido um congelador de alimentos que, em regime permanente, requer uma entrada líquida de potência de 600 W para remover energia por transferência de calor a uma taxa de 3 kW do compartimento do congelador que está a 270 K . Imaginando que você trabalhe num escritório de patentes que está incumbido de avaliar a proposta do inventor, pede-se que se informe se o dispositivo pode ser contruído a luz da
Lei da Termodiâmica. Justifique sua resposta adequadamente. . . .
Passo 1
O enunciado diz que, em regime permanente, o congelador retira do compartimento frio à temperatura de
uma taxa de calor de
(isto é,
) e requer uma entrada líquida de potência de
(isto é,
).
O que queremos verificar, à luz da 2ª Lei da Termodinâmica, é se o coeficiente de performance real desse refrigerador não ultrapassa o seu valor máximo permitido (Carnot).
O que queremos verificar, à luz da 2ª Lei da Termodinâmica, é se o coeficiente de performance real desse refrigerador não ultrapassa o seu valor máximo permitido (Carnot).
Passo 2
O coeficiente de performance (COP) de um refrigerador é definido por
Substituindo os valores dados, temos
Passo 3
Para um ciclo reversível de Carnot operando entre o reservatório frio a
e o quente (ambiente) a
, o COP máximo é
Como o COP real do dispositivo
é menor que
, não há violação da 2ª Lei.
Resposta
O dispositivo pode ser construído, pois seu coeficiente de performance
é inferior ao máximo termodinamicamente permitido
.