Ao circular continuamente um fluido refrigerante em baixa temperatura através de passagens nas paredes do compartimento de um congelador hipotético o aparelho mantém o compartimento do freezer a , enquanto o ar ao redor do refrigerador está a . A taxa de transferência de calor de o compartimento do congelador para o refrigerante é de e a entrada de energia necessária para operar o refrigerador é de . Determine:
o coeficiente de performance de um ciclo de refrigeração reversível operando entre reservatórios nas mesmas temperaturas. (10 pontos)

Passo 1

Beleza, vamos lá! O enunciado fala sobre um refrigerador que mantém o freezer a 5°C, enquanto o ar externo está a 22°C. A gente precisa calcular o coeficiente de performance (COP) de um ciclo de refrigeração reversível operando entre essas duas temperaturas. Para isso, vamos usar conceitos de termodinâmica, especialmente sobre ciclos de refrigeração e como eles funcionam de maneira ideal.

Passo 2

Primeiro, vamos transformar as temperaturas de Celsius para Kelvin, porque nas fórmulas de termodinâmica a gente trabalha com temperaturas absolutas. A conversão é simples: K = °C + 273,15.
Então:
  • Temperatura do freezer, K
  • Temperatura externa, K

Passo 3

Agora, vamos lembrar qual é a fórmula do coeficiente de performance (COP) para um ciclo de refrigeração reversível. O COP é uma medida de eficiência que mostra quanto de calor é removido do freezer para cada unidade de trabalho (energia) usada.
A fórmula é:
í
Onde:
  • é a temperatura do compartimento frio (freezer)
  • é a temperatura do reservatório quente (ar externo)

Passo 4

Vamos substituir os valores que já temos na fórmula:
í

Passo 5

Agora é só fazer a divisão para encontrar o valor do COP:
í

Resposta

O coeficiente de performance do ciclo de refrigeração reversível é aproximadamente 16,36.

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