Enunciado

Uma bomba de calor é usada para manter uma casa a uma temperatura constante de 23 °C. A casa está perdendo calor para o ar externo pelas paredes e janelas, a uma taxa de 60.000 kJ/h, enquanto a energia gerada dentro da casa pelas pessoas, luzes e aparelhos chega a 4.000 kJ/h. Considerando um COP de 2,5, determine a potência que deve ser entregue à bomba de calor.

Passo 1

Sabemos que a casa recebe calor que vêm das luzes Q ˙ H L u z = 4000   k J / h , e perde calor para o ambiente a uma taxa de Q ˙ p e d = 60.000   k J / h . Além disso, a casa recebe uma taxa de calor Q ˙ H da bomba de calor. Vamos fazer um esquema:

Vamos considerar que a casa já está à 23ºC. Então, para que a casa mantenha sua temperatura, a quantidade de calor que entra deve ser igual a quantidade de calor que sai da casa.

Q ˙ e n t r a = Q ˙ s a i

Q ˙ H + Q ˙ H L u z = Q ˙ p e r d

Q ˙ H = Q ˙ p e r d - Q ˙ H L u z

Q ˙ H = 60000 k J h - 4000 k J h

Q ˙ H = 56.000 k J h

Passo 2

Vamos fazer um esquema geral da bomba de calor:

Como a questão já nos forneceu o C O P B C podemos calcular o trabalho pela equação:

W ˙ e n t = Q ˙ H C O P B C

Aplicamos os valores:

W ˙ e n t = 56000   k J / h 2,5

W ˙ e n t = 22.400 k J h

Convertendo as horas em segundos:

W ˙ e n t = 22.400 k J 3600   s

Lembre-se que 1   k J s = 1   k W :

W ˙ e n t = 6,22   k W

Resposta

Q ˙ H = 56.000 k J h

W ˙ e n t = 6,22   k W

Ver Outros Exercícios desse livro

Exercícios de Livros Relacionados

Quando um homem volta para sua bem vedada casa em um dia de verão, ela está a 35 °C. Ele liga o ar condicionado, que refrigera toda a casa a 20 °C em 30 min. Considerando que o COP do sistema condicio
Bananas devem ser resfriadas de 24 °C para 13 °C a uma taxa de 215 kg/h por um determinado sistema de refrigeração. O consumo de potência no refrigerador é de 1,4 kW. Determine a taxade resfriamento,
Um compartimento de alimentos é mantido a –12 °C por um refrigerador em um ambiente a 30 °C. O ganho total de calor do compartimento de alimentos é estimado em 3.300 kJ/h, e a rejeição de calor no con
O proprietário de uma casa está tentando decidir entre um forno a gás natural de alta eficiência – equivalente a 97 % – e uma bomba de calor de fonte no solo cujo COP é de 3,5 . Os custos unitários de
Uma bomba de calor com refrigerante- 134 a como fluido de trabalho é utilizada para manter um espaço a 25° C , removendo calor da água geotérmica que, a uma taxa de 0,065k g / s , entra no evaporador