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 do refrigerador hipotético. (10 pontos)
o coeficiente de performance do refrigerador hipotético. (10 pontos)
Passo 1
Primeiro, vamos entender o que o exercício está pedindo. Temos um congelador que mantém a temperatura interna em
enquanto está em um ambiente a
. A taxa de calor que está sendo removida do compartimento do congelador para o refrigerante é de
, e para isso, o refrigerador precisa de uma energia de
. Nosso objetivo aqui é encontrar o coeficiente de performance (COP) desse refrigerador. Para resolver isso, vamos usar conceitos de termodinâmica relacionados à eficiência de refrigeradores.
Passo 2
Primeiro, vamos lembrar o que é o coeficiente de performance (COP). O COP é uma medida de eficiência de um refrigerador, que nos diz quanta energia térmica é removida do ambiente frio em relação à energia que é colocada para fazer isso. A fórmula do COP para um refrigerador é:
onde:
-
é a taxa de transferência de calor do compartimento frio para o refrigerante. -
é a entrada de energia necessária para operar o refrigerador.
Passo 3
Agora, vamos identificar os valores que temos:
Passo 4
Substituindo esses valores na fórmula do COP, temos:
Passo 5
Agora, vamos calcular o valor do COP:
Resposta
O coeficiente de performance do refrigerador hipotético é 2,5.