Um refrigerador opera com
na fonte fria e
na fonte quente, e possui capacidade de refrigeração de 150 W , consumindo uma potência de compressão de 100 W. Determine os rendimentos de primeira e segunda lei da termodinâmica. R: 1,5; 0,4743
Passo 1
Beleza, vamos recapitular o que o exercício pede e o que a gente precisa para resolver.
Enunciado resumido:
Um refrigerador opera com fonte fria a e fonte quente a
. Ele retira
de calor da fonte fria e consome
de trabalho no compressor.
Conteúdo da matéria: ciclos frigoríficos em termodinâmica, definimos o coeficiente de performance (COP) como “rendimento de 1ª lei” e comparamos com o COP ideal de Carnot para obter o “rendimento de 2ª lei”.
O que vamos precisar:
Enunciado resumido:
Um refrigerador opera com fonte fria a
Conteúdo da matéria: ciclos frigoríficos em termodinâmica, definimos o coeficiente de performance (COP) como “rendimento de 1ª lei” e comparamos com o COP ideal de Carnot para obter o “rendimento de 2ª lei”.
O que vamos precisar:
- Converter temperaturas de Celsius para Kelvin.
- Aplicar a 1ª lei:
. - Aplicar a 2ª lei:
e depois .
Passo 2
Primeiro, a gente lembra que a eficiência (ou COP) de um refrigerador segundo a 1ª lei é dada por:
onde
• é a taxa de refrigeração (calor extraído da fonte fria),
• é o trabalho de compressão fornecido.
•
•
Aqui
e
.
Passo 3
Vamos calcular a COP real:
Isso já dá o “rendimento de 1ª lei”: 1,5.
Passo 4
Agora a 2ª lei: o COP máximo (Carnot) para um refrigerador entre duas fontes é
mas
e
têm que estar em Kelvin.
Convertemos:
Então
O “rendimento de 2ª lei” é a razão entre o COP real e o COP ideal:
Resposta
Rendimento de 1ª lei: 1,5
Rendimento de 2ª lei: 0,4743
Rendimento de 2ª lei: 0,4743