Enunciado

Um condicionador de ar de Carnot extrai energia térmica de uma sala a 70 ° F e a transfere na forma de calor para o ambiente, que está a 96 ° F . Para cada joule da energia elétrica necessária para operar o condicionador de ar, quantos joules são removidos da sala?

Passo 1

Faala ae, beleza?? Bora resolver esse exercício?!

O trabalho W realizado é a energia que pagamos para extrair calor de uma fonte fria Q F e colocar na fonte quente Q Q .

O que queremos é Q F / W , pois queremos saber quantos joules são removidos para cada energia elétrica do ar condicionado. Beleza?

E podemos relacionar com a fórmula para o rendimento K nas suas duas versões:

K = Q F W = T F T Q - T F

Que possui as variáveis que o enunciado nos deu.

Passo 2

Agora vamos transformar as temperaturas na escala F a h r e n h e i t para a escala K e l v i n .

A relação entre as temperaturas T F e T K é dada pela seguinte expressão:

T K - 273 5 = T F - 32 9

Assim as temperaturas da fonte quente e fria ficam:

T K = 5 9   T F - 32 + 273

Fonte quente:

T Q = 5 9   96 - 32 + 273 = 308,55 K

Fonte fria:

T F = 5 9   70 - 32 + 273 = 294,11 K

Passo 3

Agora basta substituir na relação encontrada no Passo 1 :

Q F W = T F T Q - T F

Q F W = 294,11 308,55 - 294,11 = 20,36   J

Resposta

20,36 J

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