Um refrigerador utiliza o ciclo de Carnot para manter uma câmara frigorífica a temperatura de -10°C. Sabendo que esse refrigerador descarrega calor para um ambiente a temperatura de 20°C, qual é a eficiência desse refrigerador, sabendo que utiliza um trabalho de 2kJ por ciclo?
Passo 1
Vamos ver os dados fornecidos pela questão
- Temperatura da fonte fria
- Temperatura da fonte quente
- Trabalho
- Temperatura da fonte fria
- Temperatura da fonte quente
Com isso a questão pede a eficiência do refrigerador. Lembre-se que quando falamos de eficiência estamos falando de uma razão entre o que queremos sobre o que gastamos. Como trata-se de um refrigerador queremos retirar calor de um ambiente mais frio às custas de trabalho fornecido ao refrigerador. Isso pode ser visto numa equação como
Passo 2
Show de bola! O problema já até nos forneceu o trabalho fornecido ao ciclo, falta agora o calor retirado da fonte fria .
Repare que as temperaturas dos reservatórios quente e frio foram dadas, agora basta lembrar da relação entre temperaturas e calores, que é válida apenas para ciclos de Carnot:
Lembrando, também, que as temperaturas devem estar na escala absoluta (Kelvin)
Passo 2
Agora temos o calor frio em função do calor quente. Como num refrigerador o balanço de energia é dado por
Basta substituir na equação acima e achar
Passo 3
Por fim basta calcular a eficiência
Resposta
Sim, a eficiência de um refrigerador pode ser maior do que 1.