Você coloca uma garrafa pet de
cheia de água a 20 C no congelador. (a) Para produ-
zir gelo (
), qual será o consumo em kWh do congelador? Suponha que o coeficiente de desempenho é 3. (b) Qual é a variação da entropia da água?
zir gelo (
Passo 1
O enunciado diz que colocamos uma garrafa PET com
,L de água inicialmente a
no congelador, e queremos:
(a) o consumo elétrico em kWh para transformar essa água em gelo (usando ,cal/g e coeficiente de desempenho
);
(b) a variação de entropia da água ao resfriar de a
e congelar.
Vamos usar calorimetria (resfriamento e calor latente) e a definição de entropia para processos reversíveis.
(a) o consumo elétrico em kWh para transformar essa água em gelo (usando
(b) a variação de entropia da água ao resfriar de
Vamos usar calorimetria (resfriamento e calor latente) e a definição de entropia para processos reversíveis.
Passo 2
Calcular a quantidade de calor removido
em duas etapas: resfriar de
a
e depois congelar.
A massa da água é
A massa da água é
o calor específico da água é
e o calor latente de fusão em unidades SI é
O calor para resfriar é
O calor para congelar é
Logo,
Passo 3
Converter
em kWh e dividir pelo
:
Como o congelador tem desempenho
, a energia elétrica consumida é
Passo 4
Calcular a variação de entropia da água em dois termos: resfriamento reversível e fusão reversível. Em unidades SI:
Para o resfriamento de
,K a
,K:
Para a fus~ao revers~ivel a
,K:
Portanto,
Resposta
(a)
(b)
(b)