Questão 4: Um refrigerador possui um coeficiente de desempenho igual a 2,00. Ele absorve 3,20 \times 10^{4} \mathrm{~J} de calor de um reservatório frio em cada ciclo. a) Qual é a energia mecânica em cada ciclo necessária para operar o refrigerador? b) Durante cada ciclo, qual é o calor rejeitado para o reservatório quente? \qquad

Passo 1

O enunciado dá um refrigerador com \mathrm{COP}=2,00 que absorve da fonte fria um calor \,Q_C=3,20\times 10^4\mathrm{\,J} por ciclo. Precisamos calcular:
a) o trabalho mecânico W por ciclo;
b) o calor rejeitado Q_H ao reservatório quente por ciclo.

Passo 2

Pela definição do coeficiente de desempenho de um refrigerador, temos
\mathrm{COP} = \frac{Q_C}{W}\,.
Isolando o trabalho W, vem
W = \frac{Q_C}{\mathrm{COP}}\,.

Passo 3

Substituindo os valores conhecidos,
W = \frac{3,20\times 10^4}{2,00} = 1,60\times 10^4\mathrm{\,J}\,.

Passo 4

Pela primeira lei da termodinâmica para o ciclo, a energia rejeitada ao reservatório quente é
Q_H = Q_C + W\,.

Passo 5

Calculando Q_H com Q_C=3,20\times 10^4\mathrm{\,J} e W=1,60\times 10^4\mathrm{\,J}:
Q_H = 3,20\times 10^4 + 1,60\times 10^4 = 4,80\times 10^4\mathrm{\,J}\,.

Resposta

a) W = 1,60\times 10^4\mathrm{\,J}.
b) Q_H = 4,80\times 10^4\mathrm{\,J}.

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