Um refrigerador ideal com coeficiente de desempenho 4,7 extrai calor de um recipiente frio à taxa de 250 J / ciclo.
a) Qual o trabalho necessário, por ciclo, para manter o refrigerador em funcionamento?
b) Qual o calor entregue ao meio ambiente por ciclo?

Passo 1

O enunciado diz que um refrigerador ideal tem coeficiente de desempenho COP=4,7 e extrai do reservatório frio, por ciclo, 250,J de calor. A matéria envolve termodinâmica de ciclos de refrigeração, em que usamos a definição de COP para refrigerador e a primeira lei da termodinâmica aplicada a um ciclo para relacionar os calores e o trabalho.

Passo 2

A definição de coeficiente de desempenho para um refrigerador é
COP ;=; Q LW
onde
COP é o coeficiente de desempenho,
Q L é o calor extraído do reservatório frio,
e W é o trabalho de entrada por ciclo.

Passo 3

Isolando o trabalho W na fórmula de COP e substituindo os valores conhecidos, temos
W ;=; Q LCOP ;=; 250,J4,7 ;approx; 53,2,J

Passo 4

Pela primeira lei da termodinâmica num ciclo fechado ( De<a U=0), o calor rejeitado ao meio ambiente, que chamamos Q H, satisfaz
Q H ;=; Q L ;+; W

Passo 5

Substituindo Q L=250,J e Wapprox53,2,J, obtemos
Q H ;=; 250,J + 53,2,J ;approx; 303,2,J

Resposta

a) Wapprox53,2,J por ciclo.
b) Q Happrox303,2,J por ciclo.

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