Enunciado
Termodinâmica - Van Wylen- Ed: 6º - Capítulo 7.Problemas - Ex. 30
Calcule o trabalho necessário para obter de gelo a partir de água líquida a . Admita que seu refrigerador é acionado por um motor com potência de e que o ciclo de refrigeração apresenta coeficiente de eficácia igual a . Considerando que a única carga térmica é a devida a água no congelador do refrigerador, calcule o tempo necessário para completar a operação de resfriamento.
Passo 1
Fala galera, beleza? Bora resolver mais uma comigo?
Pessoal temos um refrigerador operando e temos q eu calcular o seu trabalho e também o tempo necessário para que a água líquida se torne gelo a .
Pessoal para este cálculo temos que encontrar a taxa de transferência de calor da fonte fria, ou seja, a taxa com que o refrigerador consegue retirar calor do ambiente refrigerador e para isso vamos utilizar a equação da primeira lei da termodinâmica:
Em que é:
Considerando o processo com a pressão constante, vamos determinar para determinar o trabalho com e a eficiência do refrigerador.
Passo 2
Reescrevendo a formula da energia:
Como a pressão é constante o trabalho, fica:
Podemos reescrever o volume para conseguirmos utilizar uma simplificação na fórmula da energia:
Com o volume específico temos que a fórmula da energia fica em função da entalpia:
Como inicialmente temos água sobe a temperatura de olhando na tabela :
No estado final temos gelo, olhando na tabela :
Convertendo a massa para , e calculando a transferência de calor:
Passo 3
Com a podemos determinar o trabalho realizado para este processo.
Utilizando a fórmula de eficiência para um refrigerador, temos:
Substituindo valores:
Passo 4
Com o trabalho calculado podemos determinar a quantidade de tempo que levou para acontecer este processo.
Podemos determinar o trabalho realizado de um processo se integramos sua taxa de trabalho:
É isso pessoal, valeu!