Enunciado
Termodinâmica - Introdução a termodinâmica da engenharia química, J.M.Smith Van Ness- Ed: 7º - Capítulo 5.Problemas - Ex. 32
Considere o condicionamento do ar de uma casa com o uso de energia solar. Em uma certa localidade,experimentos mostraram que a radiação solar permite a manutenção de um grande tanque de água pressurizada a 175ºC. Durante um certo intervalo de tempo, uma quantidade de calor igual a 1.500 kJ deve ser extraída da casa para manter a sua temperatura a 24 ºC, quando a temperatura da vizinhança é de 33ºC. Tratando o tanque de água, a casa e a vizinhança como reservatórios de calor, determine a quantidade mínima de calor que deve ser extraída do tanque de água por algum dispositivo construído para executar o resfriamento requerido da casa. Nenhuma outra fonte de energia encontra-se disponível.
Passo 1
Esse é um problema parecido com o anterior, primeiramente vamos esquemetizar, nesse caso temos uma tanque com água a temperatura constante, e um fonte quente vinda de energia solar.
Passo 2
Como sabemos a máquina mais eficiente entre duas fontes é a de Carnot, então precisamos inicialmente transformar as temperaturas ficando:
O trabalho na máquina de Carnot é:
A partir do esquema também podemos identificar a fonte fria que é um refrigerador:
Passo 3
Como sabemos que a variação de entropia em uma máquina de Carnot que funciona em ciclos é zero, podemos fazer a seguinte relação:
Combinando as equação do trabalho tanto do refrigerador quanto da fonte quente temos:
Resposta
Resutlando então:
