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)
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:
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:
Passo 5
Agora é só fazer a divisão para encontrar o valor do COP:
Resposta
O coeficiente de performance do ciclo de refrigeração reversível é aproximadamente 16,36.