Em um refrigerador ideal, o dissipador de calor (serpentina traseira) transferiu 510^5 J de energia térmica para o meio ambiente, enquanto o compressor produziu 310^5 J de trabalho sobre o fluido refrigerante. Calcule:
a) A quantidade de calor retirada da câmera interna;
b) O rendimento do sistema de refrigeração.
a) A quantidade de calor retirada da câmera interna;
b) O rendimento do sistema de refrigeração.
Passo 1
Beleza, vamos começar entendendo o que a questão está pedindo. Temos um refrigerador ideal onde o dissipador de calor (aquela serpentina na parte de trás) transferiu
de energia térmica para o ambiente. Além disso, o compressor fez um trabalho de
sobre o fluido refrigerante. A gente precisa calcular duas paradas:
a) Quanto de calor foi retirado da câmera interna do refrigerador.
b) Qual é o rendimento desse sistema de refrigeração.
Para resolver isso, vamos usar conceitos de termodinâmica, especificamente sobre ciclos de refrigeração e a conservação de energia.
a) Quanto de calor foi retirado da câmera interna do refrigerador.
b) Qual é o rendimento desse sistema de refrigeração.
Para resolver isso, vamos usar conceitos de termodinâmica, especificamente sobre ciclos de refrigeração e a conservação de energia.
Passo 2
Vamos resolver a parte a): a quantidade de calor retirada da câmera interna, que chamaremos de $ Q_c $.
Na termodinâmica, especialmente em ciclos de refrigeração, a energia total que sai para o ambiente ($ Q_e
Q_c
W $). Isso é representado pela equação:
Então, para encontrar $ Q_c $, a gente rearranja a equação:
Substituindo os valores fornecidos:
Passo 3
Agora, vamos para a parte b): o rendimento do sistema de refrigeração.
O rendimento, nesse contexto, é conhecido como Coeficiente de Desempenho (COP, do inglês Coefficient of Performance). Ele é calculado pela relação entre o calor retirado da câmera interna ($ Q_c
W $):
Substituindo os valores que já encontramos:
Isso significa que para cada joule de trabalho realizado pelo compressor, o refrigerador retira aproximadamente 0,666 joules de calor da câmera interna.
Resposta
a) A quantidade de calor retirada da câmera interna é $ Q_c = 2 \times 10^5 , J $.
b) O rendimento do sistema de refrigeração (COP) é aproximadamente
.