Um refrigerador, que utiliza R-134a como fluido de trabalho consome potência elétrica de 500 W , no compressor. A temperatura no condensador do ciclo é 40^{\circ} \mathrm{C}, e a temperatura baixa é de -5^{\circ} \mathrm{C}. Determine o coeficiente de desempenho para esse ciclo e a capacidade de refrigeração.

Passo 1

O enunciado descreve um refrigerador que usa R-134a e recebe 500,W de potência no compressor. As temperaturas de condensação e evaporação são 40^\circ\text{C} e -5^\circ\text{C}, respectivamente. Precisamos calcular o coeficiente de desempenho (COP) do ciclo assumindo que ele é reversível (modelo de Carnot) e, em seguida, obter a capacidade de refrigeração \dot Q_L a partir desse COP e da potência elétrica fornecida.

Passo 2

Converter as temperaturas de Celsius para Kelvin:
T_H = 40^\circ\text{C} + 273{,}15 = 313{,}15\\ \text{K},
T_L = -5^\circ\text{C} + 273{,}15 = 268{,}15\\ \text{K}.

Passo 3

No ciclo de Carnot reversível atuando como refrigerador, o COP é dado por
\mathrm{COP} = \frac{T_L}{T_H - T_L}.
Substituindo valores:
\mathrm{COP} = \frac{268{,}15}{313{,}15 - 268{,}15} = \frac{268{,}15}{45{,}00} \approx 5{,}96.

Passo 4

A capacidade de refrigeração \dot Q_L é o calor extraído do evaporador e relaciona-se com a potência de entrada W_{\rm in} via
\dot Q_L = \mathrm{COP}\times W_{\rm in}.
Como W_{\rm in}=500,W, temos
\dot Q_L = 5{,}96 \times 500\\ \text{W} = 2980\\ \text{W}.

Resposta

O coeficiente de desempenho é \mathrm{COP}\approx5{,}96 e a capacidade de refrigeração é \dot Q_L\approx2980\\ \text{W}.

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