Enunciado
Física - Física para Cientistas e Engenheiros - Mecânica, Oscilações e Ondas, Termodinâmica: Volume 1 - 6ª Edição - Mosca, Tripler- Ed: 6º - Capítulo 19.1 - Ex. 51
A potência de um refrigerador é 370 W.
- Qual é a maior quantidade de calor que ele pode absorver do compartimento de alimentos em 1,00 min se a temperatura do compartimento é 0,0ºC e o calor é liberado para uma sala a 35,0ºC?
- Se o CD do refrigerador é 70% do de uma bomba reversível, quanto calor ele pode absorver do compartimento de alimentos em 1,00 min? O CD do refrigerador é maior quando a temperatura da sala é de 35°C ou de 20°C? Explique.
Passo 1
Muito bem galera, nós queremos saber nesta letra a quanto calor este refrigerador absorve da fonte fria () funcionando a uma determinada pressão e durante certo período de tempo.
E como faremos isso? Se temos:
Se sabemos que potência liberada pelo motor está relacionada ao trabalho que será realizado:
Substituímos:
Agora que temos o trabalho, é importante a gente lembrar que W e se relacionam por meio da equação de CD:
Temos o trabalho, mas nada sobre o CD. Vamos manipular um pouco ela para deixar CD em função do que temos, ou seja, as temperaturas.
Como faremos isso? Vamos lembrar de duas relações:
Substituindo:
Se queremos a maior quantidade possível, podemos usa a relação de eficiência para a máquina de Carnot:
Substituindo as temperaturas:
Na fórmula de CD:
Agora sim somos capazes de calcular
Passo 2
Então, se temos as mesmas condições o trabalho é igual, então:
Mas neste caso,
Então o calor será:
Substituindo CD:
Se compararmos o CD da temperatura de 35°C e o de 20°C, observamos que a menor temperatura proporciona maior coeficiente de desempenho. Isto acontece porque a diferença entre as duas temperaturas é menor, no entanto, quando a diferença aumenta, como é o caso de 35°C, o coeficiente de desempenho será inferior.