Um refrigerador utilizado para resfriar uma sala recebe 0,3 kW de potência e deve manter a sala a uma temperatura de 20°C. Sabendo que a taxa de transferência de calor entre a sala e o ambiente externo é de 2,5 kW. Qual a máxima temperatura que o ambiente externo pode estar de forma a sala manter a temperatura de 20°C?

Passo 1

O problema pede a temperatura do meio externo, ou seja, T H . Como o problema forneceu a potência e a taxa de calor absorvido pela sala, que deve ser igual à taxa de calor cedido pela sala ao refrigerador Q L , podemos achar facilmente o Q H .

Com Q L , Q H e T L fica fácil achar T H considerando esse ciclo reversível. Pois podemos utilizar a relação entre temperatura absoluta e calor.

Passo 2

Então vamos calcular Q H , que, pela primeira lei da termodinâmica, pode ser calculado como:

Q ˙ H = W ˙ + Q ˙ L

Q ˙ H = 0,3 + 2,5 = 2,8   k W

Passo 3

Agora basta utilizar a relação:

T L T H = Q ˙ L Q ˙ H

20 + 273 T H = 2,5 2,8

T H = 2,8 2,5 ⋅ 293 = 328,16 K

Como queremos o resultado em Celsius:

T H = 328,16 - 273 = 55,16 ° C

Resposta

T H = 55,16 ° C

Exercícios Resolvidos de Reversibilidade e irreversibilidade

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