Uma residência deve ser aquecida durante o inverno utilizando-se uma bomba de calor. O interior da residência é mantido à temperatura de 21°C. Quando a temperatura exterior for de 0°C, a taxa de transferência de calor da residência para o ambiente externo será de 4,9 kW. A potência mínima necessária para acionar esta bomba de calor deve ser:
A) 0,35 kW;
B) 1,0 kW;
C) 1,25 kW;
D) 0,15 kW;
E) 2,1 kW.

Passo 1

Beleza, vamos recapitular a questão: tem uma casa que a gente quer manter a 21 °C usando uma bomba de calor. Lá fora tá a 0 °C e, nessas condições, a casa “vaza” calor de 4,9 kW pro lado de fora. A tarefa é descobrir qual a potência mínima que a bomba de calor precisa para manter essa calefação.
Conteúdo: termodinâmica de bomba de calor (COP de Carnot). Precisamos saber a fórmula do coeficiente de desempenho (COP) ideal e converter temperaturas para Kelvin.

Passo 2

Antes de tudo, na termodinâmica a gente sempre trabalha em Kelvin. Então:

Passo 3

Agora, teoria da bomba de calor ideal (Carnot):
O coeficiente de desempenho para aquecimento é
COP = TquenteTquente - Tfria
Isso mede quantos kW de calor a bomba “empurra” pra dentro da casa pra cada kW de trabalho que ela consome.

Passo 4

Substituindo:
COP = 294294 - 273 = 29421 = 14

Passo 5

A potência elétrica mínima P = QCOP = 4,914 = 0,35 kW que a bomba precisa entregar está ligada à taxa de calor por

Resposta

A) .

Exercícios relacionados