Um refrigerador cheio de alimentos consome mais energia quando a temperatura ambiente está a
ou
, ou o consumo é o mesmo em ambas as temperaturas?
Passo 1
O enunciado pergunta se um refrigerador cheio de alimentos consome mais energia quando a temperatura ambiente está a
ou a
, ou se o consumo é o mesmo em ambas. O conteúdo envolvido é transferência de calor e ciclo de refrigeração. Para responder, precisamos entender como a carga térmica e o coeficiente de desempenho (COP) variam com a temperatura externa.
Passo 2
A carga térmica
que entra no interior do refrigerador por condução é diretamente proporcional à diferença de temperatura entre o ambiente e o interior, ou seja,
onde
é o coeficiente global de transferência de calor das paredes,
é a área total e
Se
aumenta de
para
, então
aumenta e, consequentemente,
cresce.
Passo 3
O trabalho
que o compressor precisa fornecer relaciona-se com a carga térmica e o coeficiente de desempenho (COP) do ciclo frigorífico por
Tipicamente, o
de um refrigerador diminui à medida que a diferença de temperatura entre o interior e o ambiente cresce. Logo, com
:
-
é maior (maior ); -
é menor (ciclo menos eficiente).
Ambos os efeitos aumentam o trabalho.
Passo 4
Como o consumo de energia elétrica é proporcional ao trabalho
do compressor, concluímos que o refrigerador consome mais energia quando a temperatura ambiente está a
do que a
.
Resposta
O consumo é maior a
.