Um refrigerador deve conservar sua temperatura interna em 0 ^circ C enquanto a temperatura externa é de 25^circ C.
Supondo que, a cada dia, penetre nele 10^8 J de calor e que seu coeficiente de desempenho seja 30 % menor que o de um refrigerador ideal de Carnot, determine:
a) O trabalho (por dia) e a potência necessária para operar o refrigerador. Resp: W=1 , 3 1 times 1 1 0^7 J ; P P=1 5 1 , 4 W
b) O custo mensal supondo que seja cobrado R$ 0,24 por quilowatt-hora. Resp: R$26,16

Passo 1

Resumindo o enunciado: temos um refrigerador que mantém a temperatura interna em 0 °C e a externa em 25 °C. A cada dia entra nele um calor de Qc=10^8 J. Precisamos achar (a) o trabalho diário e a potência e (b) o custo mensal de operação, sabendo que o COP real é 30 % menor que o de um refrigerador de Carnot.

Passo 2

O coeficiente de desempenho ideal de Carnot (COP_C) para refrigeração é dado por:
COPCarnot=TcTh-Tc
onde as temperaturas devem estar em kelvin. Aqui Tc=0,^circC=273 K e Th=25,^circC=298 K. Substituindo,
COPCarnot=273298-273=27325approx10,92

Passo 3

Como o refrigerador real tem COP 30 % menor, seu COP é
COPreal=0,7times10,92approx7,644

Passo 4

O trabalho diário necessário para retirar o calor Qc é dado por W=dfracQcCOPreal:
W=10^87,644approx1,31times10^7;J

Passo 5

A potência média resulta dividindo o trabalho pelo tempo de um dia ( De s):
P=WDe

Passo 6

Para o custo mensal, calculamos a energia consumida em 30 dias: E30=30Wapprox30times1,31times10^7=3,93times10^8 J. Convertendo para kWh:
EkWh=3,93times10^83,6times10^6approx109;kWh

Passo 7

Multiplicando pela tarifa de R$ 0,24/kWh, o custo mensal é
0,24/kWh, o custo mensal é

Resposta

a) Trabalho diário Wapprox1,31times10^7 J e potência média Papprox151,4 W
b) Custo mensal approxR

Exercícios relacionados