Numa fábrica de sorvete deve-se manter a câmara fria a uma temperatura de -20°C. Para isso é necessário remover 200 kJ de calor por segundo da câmara. Sabendo que a fábrica dispõe de uma máquina térmica, que recebe 100 kJ de calor por segundo da fonte quente e possui eficiência de 80%, para fornecer energia à câmara fria. Qual a eficiência mínima da câmara fria para que essa operação possa ser realizada?

Passo 1

Vamos lembrar das eficiências do ciclo refrigerador e da máquina térmica, respectivamente:

β = Q L W

η = W Q H

Se temos de remover 200 kJ da câmara fria, então esse é o nosso Q L do refrigerador. Como um manda trabalho para o outro, ambos W são iguais. Por fim, o Q H da máquina é o quanto de calor entra nessa máquina, sendo igual a 100 kJ, com eficiência de 80%.

Passo 2

Agora perceba que, com a equação da eficiência da máquina térmica, é possível achar o trabalho gerado.

80 % = W 100

W = 100 ⋅ 0,80 = 80   k J

Passo 3

Agora aplicamos esse trabalho achado no passo 2 na equação da eficiência do refrigerador.

β = Q L W

β = 200 80 = 2,5

Resposta

β = 2,5

Exercícios Resolvidos de Introdução aos ciclos de potência e de refrigeração

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