Um refrigerador doméstico possui um congelador a -10°C e um espaço refrigerado a 5°C. O equipamento opera num meio a 20°C. Admitindo que as taxas de transferência de calor no espaço refrigerado e no congelador sejam de 3kW, determine a potência mínima necessária para operar o refrigerador.
Passo 1
Esse problema é um pouquinho diferente dos demais que já fizemos, porque o refrigerador tem dois reservatórios frios com dois . Então a primeira coisa que devemos perceber é a mudança na primeira lei, que levando em consideração ambos reservatórios frios ficará da forma:
Ambas taxas de transferência de calores frios foram fornecidos e são iguais a 3kW.
Com isso, se acharmos resolvemos o problema.
Passo 2
Como o problema pede a mínima potência para operação estamos falando de ciclos reversíveis e, portanto, a relação entre calor e temperatura absoluta pode ser utilizada, e podemos utilizar também com relação às taxas de transferência de calor:
Isso é legal porque vai fornecer a parcela de que ao congelador e o espaço refrigerado têm. Assim, basta soma-los e teremos o .
Para o espaço refrigerado:
Para o congelador:
Agora é só somar os dois para achar
Passo 3
Agora é só voltar para o passo 1 e substituir os valores na equação referente à primeira lei: