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Enunciado

Física - Young and Freedman - Vol 2- Ed: 12º - Capítulo 20.Problemas - Ex. 54

Um condicionador de ar funciona com 800 W de potência e apresenta um coeficiente de desempenho de 2,80 a uma temperatura ambiente de 21   ℃ e uma temperatura externa de 35 ℃ . a) Calcule a taxa de remoção de calor dessa unidade.b) Calcule a taxa com que o calor é rejeitado para o ar externo.c) Calcule a variação total de entropia na sala se o condicionador de ar fundionar durante 1 hora. Calcule a variação total de entropia no ar externo durante o mesmo período de tempo. d) Qual é a variação total na entropia no sistema (sala=ar externo)?

Passo 1

Bom, galera,

K = Q C W .

Q H = Q C + W .

Os fluxos de calor para o ar interno e externo ocorrem em T constante, então

∆ S = Q T .

Fazendo algumas conversões temos que: 21 ℃ = 294,1   K 35   ℃ = 308,1   K .

Passo 2

  1. a taxa de remoção de calor dessa unidade é:

    2. Q C = K W .

    P C = K P W = 2,80 800 W = 2,24 × 10 3   W .

    Passo 3

  2. a taxa com que o calor é rejeitado para o ar externo é:

    3. P H = P C + P W = 2,24 × 10 3   W + 800   W = 3,04 × 10 3   W .

    Passo 4

  3. E a variação total de entropia no ar externo durante o mesmo período de tempo é:

    4. Em 1 h o r a = 3600 s ,

    Q H = P H t = 1,094 × 10 7   J .

    ∆ S f o r a = Q H T H = 1,094 × 10 7   J 308,1   K = 3,55 × 10 4   J / K

    Passo 5

  4. E a variação total na entropia no sistema (sala=ar externo):

Q C = P C t = 8,064 × 10 6   J .

O calor Q C é removido do ar interno.

∆ S d e n t r o = - Q C T C = - 8,064 × 10 6   J 294,1   K = - 2,74 × 10 4   J / K

∆ S t o t a l = ∆ S f o r a + ∆ S d e n t r o = 8,1 × 10 3   J / K

Resposta

  1. 2,24 × 10 3   W
  2. 3,04 × 10 3   W
  3. 3,55 × 10 4   J / K
  4. 8,1 × 10 3   J / K
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