O que você entende por refrigerador? Um refrigerador é um dispositivo cuja função é transferir calor de um reservatório térmico em uma temperatura mais baixa para um outro reservatório térmico em uma temperatura mais alta. Em um processo natural o calor se transfere de um reservatório com temperatura mais alta para outro com uma temperatura mais baixa. Para conseguir realizar uma transferência de calor num sentido contrário ao sentido natural, o refrigerador necessita executar trabalho na substância de trabalho.

Passo 1

O enunciado diz que um refrigerador é um dispositivo que retira calor de um reservatório a uma temperatura mais baixa T_{\rm frio} e o transfere para outro reservatório a uma temperatura mais alta T_{\rm quente}, contrariando o fluxo natural do calor, e para isso ele precisa receber trabalho externo.

Passo 2

Em um processo espontâneo de calor, ele flui sempre de um corpo mais quente para um mais frio. Para inverter esse sentido – isto é, fazer o calor ir de T_{\rm frio} para T_{\rm quente} – o refrigerador consome trabalho W e utiliza uma substância de trabalho que executa um ciclo termodinâmico reverso ao de um motor térmico.

Passo 3

Aplicando a primeira lei da termodinâmica ao ciclo completo (variação de energia interna nula, \Delta U=0):
Q_{\rm extraído} + W = Q_{\rm rejeitado}í
usando notação usual:
Q_c + W = Q_h
onde
Q_c é o calor retirado do reservatório frio,
W é o trabalho fornecido ao refrigerador,
Q_h é o calor rejeitado ao reservatório quente.

Passo 4

Definimos o coeficiente de desempenho (COP) do refrigerador, \varphi, como a razão entre o calor extraído do frio e o trabalho consumido:
\varphi \;=\;\frac{Q_c}{W}.
Geralmente \varphi>1, pois Q_c inclui não só o trabalho inserido mas também parte do calor que seria rejeitado.

Resposta

Um refrigerador é um dispositivo termodinâmico que, ao receber trabalho W, retira calor Q_c de um reservatório a baixa temperatura e rejeita um calor maior Q_h=Q_c+W para um reservatório mais quente. Seu desempenho é medido pelo coeficiente de desempenho
\varphi=\frac{Q_c}{W}\,,
que indica quanto de calor frio ele consegue “bombear” para fora para cada unidade de trabalho fornecida.

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