Você tem meia hora antes de seus convidados chegarem e se dá conta de que esqueceu de comprar gelo para as bebidas. Rapidamente, você despeja 1 L de água a
nas bandejas de gelo e as coloca no congelador. Você terá gelo quando seus convidados chegarem? A etiqueta no seu refrigerador diz que o aparelho tem um coeficiente de desempenho (CD) de 5,0 e potência de 550 W .
Dados:
Apenas
da potência do refrigerador é útil 1 L de água tem massa de
Passo 1
O enunciado pede para verificar se temos tempo suficiente (
min) para transformar
L de água a
C em gelo usando um refrigerador com COP de
, potência de
W e eficiência útil de
%. Para isso precisamos:
– Calcular a energia necessária para resfriar de C a
C (calor sensível).
– Calcular a energia necessária para solidificar a C (calor latente).
– Somar esses dois calores e comparar com a capacidade de extração de calor do refrigerador multiplicada pelo tempo disponível.
– Calcular a energia necessária para resfriar de
– Calcular a energia necessária para solidificar a
– Somar esses dois calores e comparar com a capacidade de extração de calor do refrigerador multiplicada pelo tempo disponível.
Passo 2
Energia para resfriar de
C a
C:
onde
,
e
.
Passo 3
Energia para solidificar a água a
C:
onde
.
Passo 4
Energia total a ser removida:
Passo 5
Potência elétrica do refrigerador:
. Só
% é aproveitado para refrigeração, então
Passo 6
Como o COP (
) é
, a potência de extração de calor (taxa de refrigeração) é
Passo 7
Tempo necessário para remover
a uma taxa de
:
Convertendo para minutos:
Passo 8
Como
, o refrigerador dá conta de congelar a água antes dos convidados chegarem.
Resposta
Sim. Serão necessários cerca de
min para congelar
L de água a
C, o que é menor que os
min disponíveis.