Enunciado

57 O hélio apresenta o mais baixo ponto de ebulição normal entre todos os elementos (4,2 K). O hélio, nesta temperatura, apresenta entalpia de vaporização igual a 83,3 kJ/kmol. Um ciclo de refrigeração de Carnot deve ser considerado para a produção de 1 kmol de hélio líquido, a 4,2 K, a partir de vapor saturado à mesma temperatura. Qual é a o trabalho requerido pelo refrigerador e o coeficiente de desempenho desse ciclo de refrigeração admita que a temperatura ambiente é igual a 300 K.

Passo 1

Vamos lá. Bom... como temos na questão um refrigerador, então vamos usar o coeficiente de desempenho:

K = Q L W

Ahhh... e pra nossa alegria é um ciclo de Carnot, então:

K = T L T H - T L

E só vamos precisar disso.

Passo 2

Ahhh... as temperaturas já estão em Kelvin. Então vamos começar calculando o coeficiente de desempenho pela equação do ciclo de Carnot:

K = 4,2 300 - 4,2

K = 0,0142

E daí a gente pode calcular o Trabalho, né:

Ahhhh... o calor a gente tem, como ta em k J / k m o l é só multiplicar por 1   k m o l :

Q L = 83,3 k J k m o l × 1   k m o l

Q L = 83,3   k J

Ai sim vamos calcular o trabalho:

K = Q L W

0,0142 = 83,3 W  

W = 5886,7   k J

Resposta

K = 0,0142

W = 5886,7   k J

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