Questão 5 - Um refrigerador absorve 5 kJ de calor de um reservatório frio * 10 ponto e libera 8 KJ para um reservatório quente. Qual é o seu coef. de desempenho?
◯ 0.8
◯ 2.5
◯ 1.7
◯ 0.25

Passo 1

O enunciado dá as seguintes informações:
  • O refrigerador absorve Q_c = 5\\ \mathrm{kJ} do reservatório frio.
  • O refrigerador libera Q_h = 8\\ \mathrm{kJ} para o reservatório quente.
O que é pedido:
  • Determinar o coeficiente de desempenho (COP) do refrigerador, com base nos valores fornecidos.

Passo 2

Vamos entender as quantidades e a relação de conservação de energia que vale para um refrigerador ideal (princípio da primeira lei da termodinâmica aplicada ao ciclo):
  • Q_c é o calor retirado do reservatório frio (energia útil que queremos transportar).
  • Q_h é o calor rejeitado para o reservatório quente.
  • W é o trabalho elétrico (ou mecânico) que foi fornecido ao refrigerador.
Conservação de energia no ciclo:
Q_h = Q_c + W.
Dessa relação isolamos o trabalho entregue ao aparelho:
W = Q_h - Q_c.
Definição de coeficiente de desempenho para refrigerador (às vezes chamado de \mathrm{COP}_{\text{fridge}}):
\mathrm{COP} = \frac{Q_c}{W}.
Aqui \mathrm{COP} mede quantas unidades de calor frio são removidas por cada unidade de trabalho fornecida. Quanto maior, mais eficiente em resfriar por unidade de trabalho.

Passo 3

Calcular o trabalho W usando os valores dados:
W = Q_h - Q_c = 8\\ \mathrm{kJ} - 5\\ \mathrm{kJ} = 3\\ \mathrm{kJ}.
Portanto o trabalho fornecido ao refrigerador foi 3\\ \mathrm{kJ}.

Passo 4

Agora aplicamos a fórmula do \mathrm{COP}:
\mathrm{COP} = \frac{Q_c}{W} = \frac{5\\ \mathrm{kJ}}{3\\ \mathrm{kJ}} = \frac{5}{3}.
Fazendo a divisão à mão: \dfrac{5}{3}=1+\dfrac{2}{3}=1{,}666\ldots. Arredondando uma casa decimal (para comparar com as alternativas), obtemos \mathrm{COP}\approx1{,}7.

Resposta

1{,}7

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