Um refrigerador deve conservar sua temperatura interna em
enquanto a temperatura externa é de
.
Supondo que, a cada dia, penetre nele
de calor e que seu coeficiente de desempenho seja
menor que o de um refrigerador ideal de Carnot, determine:
a) O trabalho (por dia) e a potência necessária para operar o refrigerador. Resp:
b) O custo mensal supondo que seja cobrado R 0,24 por quilowatt-hora. Resp: R
a) O trabalho (por dia) e a potência necessária para operar o refrigerador. Resp:
b) O custo mensal supondo que seja cobrado R 0,24 por quilowatt-hora. Resp: R
Passo 1
O enunciado descreve um refrigerador que deve manter sua temperatura interna em
enquanto a temperatura externa é de
. A cada dia penetra no interior uma quantidade de calor
J que deve ser retirada. O coeficiente de desempenho real é
menor que o ideal de Carnot. Vamos usar conceitos de termodinâmica (COP de refrigerador) e depois calcular custo energético mensal.
Passo 2
O coeficiente de desempenho de um refrigerador de Carnot é
onde as temperaturas devem estar em kelvin. Como
temos
Passo 3
O enunciado diz que o COP real é
menor, isto é,
Passo 4
Pela definição de coeficiente de desempenho de refrigerador,
onde
é o trabalho consumido. Assim
Passo 5
A potência média necessária é
onde
. Então
Passo 6
Para calcular o custo mensal, primeiro convertemos o trabalho diário para quilowatt-hora:
Em 30 dias,
A
por kWh, o custo mensal é
Resposta
a)
J por dia e
W.
b) Custo mensal .
b) Custo mensal