Um refrigerador opera em um ciclo de refrigeração ideal e mantém uma câmara fria a uma temperatura de Tf=-5^circ C, rejeitando calor para um ambiente a Ta=25^circ C. O ciclo opera com um fluido refrigerante ideal e pode ser aproximado por um ciclo de Carnot reversível.
A taxa de transferência de calor para o ambiente externo é de dotQa=3.5 kW.
Sabemos que a eficiência de um refrigerador é medida pelo Coeficiente de Performance (COP), definido como:
C O P=dotQfdotW
onde dotQf é a taxa de calor retirada da câmara fria e dotW é o trabalho líquido necessário para operar o ciclo. Para um ciclo de Carnot reversível, temos:
C O Pr e f=TfTa-Tf
onde as temperaturas devem estar em Kelvin.
Determine o Coeficiente de Performance (COP) do refrigerador.

Passo 1

Beleza, aqui a gente tem um ciclo de refrigeração ideal (Carnot) que mantém a câmara fria a Tf = -5^circC e rejeita calor pro ambiente a Ta = 25^circC. A parada é calcular o Coeficiente de Performance (COP), que em ciclos de Carnot reversível é
COPref = TfTa - Tf
com as temperaturas em Kelvin. A gente vai precisar:
  1. Converter -5^circC e 25^circC pra Kelvin.
  2. Substituir na fórmula do COP do Carnot.

Passo 2

Primeiro, converte as temperaturas de Celsius pra Kelvin. A conversão é super simples:
T(K) = T(^circC) + 273,15
Então:
  • Tf = -5 + 273,15 = 268,15 K
  • Ta = 25 + 273,15 = 298,15 K

Passo 3

Agora, aplica a fórmula do COP de um refrigerador de Carnot:
COPref = TfTa - Tf
Substituindo:
COPref = 268,15298,15 - 268,15 = 268,1530,00

Passo 4

Só falta fazer a divisão:
COPref = 268,1530,00 approx 8,94

Resposta

O Coeficiente de Performance do refrigerador é COP approx 8,94.

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