Exercícios Resolvidos de Máquinas Térmicas e Refigeradores

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Enunciado

Um refr igerador rece be 5 kJ de en ergia de um a fonte f ria rejei ta 8 k J de calor para um

reservatório que nte.

Um refr igerador rece be 5 kJ de en ergia de um a fonte f ria rejei ta 8 k J de calor para um

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reservatório que nte.

Um refr igerador rece be 5 kJ de en ergia de um a fonte f ria rejei ta 8 k J de calor para um

reservatório que nte.

Um refrigerador recebe 5   k J de energia de uma fonte fria rejeita 8   k J   de calor para um reservatório quente.

  1. Calcular o coeficiente de desempenho do refrigerador.
  2. O refrigerador é reversível e pode operar ao revés, com o máquina térmica, entre as fontes térmicas mencionadas. Qual o rendimento dessa máquina?

Passo 1

Agora vamos entrar num ponto bem legal, os refrigeradores !!

Bom galerinha, vamos relembrar como funciona?

Então, os refrigeradores são máquinas térmicas operando no sentido inverso. Portanto, o refrigerador utiliza o trabalho fornecido por outra máquina para retirar calor de uma fonte fria e levar para uma fonte quente!!

Então, a conservação de energia nos diz que:

Q q = W + Q f

Sabemos que:

Q f = 5   k J = 5 × 10 3   J

Q q = 8   k J = 8 × 10 3   J

Substituindo na equação:

8 × 10 3   J = W + 5 × 10 3   J

O termo 5 × 10 3   J passa para o outro lado da igualdade com sinal negativo:

8 × 10 3   J - 5 × 10 3   J = W

W = 3 × 10 3   J

Shoow !! Mas não era nada disso que nós queríamos, certo? Nós queremos o coeficiente de desempenho !!

Calma que já vamos chegar lá !!

Passo 2

De maneira análoga às maquinas térmicas, um bom refrigerador é aquele que consegue retirar a maior quantidade de calor do seu interior para o mesmo trabalho realizado e, ao invés de chamarmos de eficiência, chamamos de coeficiente de performance ou de desempenho K p .

Vamos escrever matematicamente?

K p = Q f W

E agora nós temos tudo o que precisamos para calcular, só nos resta substituir:

K p = 5 × 10 3   J 3 × 10 3   J

K p = 1,67

E nós achamos a letra (a) !!

Passo 3

Na letra (b) precisamos achar a eficiência, caso fosse uma máquina térmica e não um refrigerador!!

Vamos rever a fórmula?

ε = 1 - Q f Q q

Já sabemos estes valores, estão vamos substituir?

ε = 1 - 5 × 10 3   J 8 × 10 3   J

ε = 0,375

Para transformar em porcentagem nós multiplicamos por 100 :

ε = 0,375 × 100

ε = 37,5 %

E assim nós finalizamos esta questão !!

Resposta

  1. K p = 1,67
  2. ε = 37,5 %