Um refrigerador é operado por um motor de
C.V. Se o interior da caixa deve ser mantido a
contra uma temperatura exterior máxima de
, qual é o fluxo máximo para o interior da caixa (em W) que pode ser tolerado, se o motor funcionar continuamente. Admita que a eficiência é
do valor de uma máquina reversivel. Resp. 643W
Passo 1
Beleza, vamos lá. O enunciado diz que temos um refrigerador “puxado” por um motor de 1/4 CV (cavalo-vapor) e queremos manter o interior a 20 °C enquanto o exterior chega a 35 °C, operando SEMPRE. O enunciado avisa que a “eficiência” real do refrigerador é 75 % da de uma máquina reversível (Carnot).
Conteúdo: termodinâmica de ciclos frigoríficos – vamos usar o coeficiente de desempenho (COP) de Carnot e depois ajustar pela eficiência dada.
Conteúdo: termodinâmica de ciclos frigoríficos – vamos usar o coeficiente de desempenho (COP) de Carnot e depois ajustar pela eficiência dada.
O que precisamos:
- Converter potência de CV para watts.
- Calcular o COP ideal (Carnot) de um refrigerador:
COP₍id₎ = T₍frio₎ / (T₍quente₎ – T₍frio₎), em Kelvin. - Ajustar esse COP pela eficiência real de 75 %.
- Calcular a carga de frio máxima Q̇ₘₐₓ = COP₍real₎ × P₍motor₎.
Passo 2
Primeiro convertemos a potência do motor:
1 CV ≃ 735,5 W
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1 CV ≃ 735,5 W
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Passo 3
Agora o COP ideal (máquina de Carnot) para refrigeradores é dado por
mas lembrando que as temperaturas entram em Kelvin:
Então
Passo 4
O enunciado diz que a eficiência real é 75 % da máquina reversível, isto é
Passo 5
Finalmente, a taxa de calor máxima que a gente consegue extrair do interior (Q̇ₘₐₓ) é o COP real vezes a potência que o motor fornece:
Resposta
A maior carga térmica que esse refrigerador consegue drenar continuamente é, aproximadamente,