Uma máquina térmica opera em um ciclo de Carnot com eficiência de
. Qual seria o coeficiente de eficácia de um refrigerador operando no mesmo ciclo? A temperatura mínima é de
.
Passo 1
Então, a gente tem uma máquina térmica que trabalha num ciclo de Carnot com eficiência de 75%. Queremos descobrir qual é o coeficiente de eficácia de um refrigerador que opera no mesmo ciclo, sabendo que a temperatura mínima é de
. Vamos usar conceitos de termodinâmica, especificamente sobre ciclos de Carnot, e precisamos entender eficiência térmica e coeficiente de performance (COP).
Passo 2
Primeiro, vamos lembrar que a eficiência (
) de uma máquina térmica de Carnot é dada por:
onde
é a temperatura da fonte fria e
a temperatura da fonte quente, ambas em Kelvin.
Passo 3
Sabemos que a eficiência é 75%, ou seja,
. Também, a temperatura mínima é
, que em Kelvin é
. Então,
.
Passo 4
Vamos substituir os valores na fórmula da eficiência:
Agora, vamos resolver para encontrar
.
Passo 5
Rearranjando a equação:
Então:
Passo 6
Agora, para um refrigerador operando no ciclo de Carnot, o coeficiente de performance (COP) é dado por:
Vamos usar os valores que já temos:
e
.
Passo 7
Substituindo na fórmula do COP:
Passo 8
Simplificando a fração:
Resposta
O coeficiente de eficácia do refrigerador é aproximadamente
.
Exercícios relacionados
Um refrigerador tem um coeficiente de eficácia de 4.0. O espaço refrigerado que ele resfria requer uma taxa de resfriamento de pico de
. Qual é o tamanho do motor elétrico (classificado em HP) necessário para o refrigerador?
Uma série de experimentos realizados num escoamento tridimensional e incompressível indicou que
e
. Entretanto os dados relativos a velocidade na direção
, apresentam conflitos. Um conjunto de dados experimentais indica que
e outro indica
. Qual dos dois conjuntos é o correto? Justifique sua resposta.
(Geankoplis, 2003) Uma mistura de hidrocarboneto a
é bombeada a uma taxa de 200 gpm de um tanque com pressão absoluta de 1 atm, até uma torre de destilação. A densidade da alimentação é
e sua pressão de vapor é
. A velocidade na sucção da bomba é
e a perda de carga entre o tanque e a bomba é de 3,5 m . O NPSHr requerido é 6 ft .
a) Quantos metros abaixo do nível do tanque deve estar a bomba para obter o NPSH requerido.
b) Se a mistura estiver no ponto de ebulição, calcule a posição da bomba.
a) Quantos metros abaixo do nível do tanque deve estar a bomba para obter o NPSH requerido.
b) Se a mistura estiver no ponto de ebulição, calcule a posição da bomba.