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Enunciado

Termodinâmica - Sonntag, R.E. e Borgnakke, C. -Fundamentos da Termodinâmica- Ed: 1º - Capítulo 7.Problemas - Ex. 41

O hélio tem o menor ponto normal de ebulição entre todos os elementos, 4,2   K . Nesta temperatura, a entalpia de evaporação é de 83,3   k J / k m o l . Um ciclo de refrigeração de Carnot é analisado para a produção de 1   k m o l de hélio líquido a 4,2   K a partir de vapor saturado também a essa temperatura. Qual é o trabalho requerido pelo refrigerador e o coeficiente de performance para o ciclo, com uma temperatura ambiente de 300   K ?

Passo 1

Fala pessoal, tudo certinho? vamos responder mais uma questão, então prepara o material e vamos responder!!

Nós temos os seguintes dados para o elemento H e , fornecidos pelo enunciado

T L = 4,2   K

T H = 300   K

h f g = 83,3 k J k m o l

n = 1   k m o l

Calculando a transferência de calor

Q L = n ∙ h f g = 1   k m o l ∙ 83,3 k J k m o l = 83,3   k J

No ciclo de Carnot, a razão das transferências de calor é igual à razão das temperaturas:

Q H = Q L ∙ T H T L = 83,3 ∙ 300 4,2 = 5950   k J

Calculando a entrada de trabalho para o refrigerador:

W = Q H - Q l = 5950 - 83,3

Que será igual a

W = 5886,7   k J

Finalmente, calculando o coeficiente de performance para o ciclo

β = Q L ' W ' = 83,3 5886,7 = 0,014

Resposta

W = 5886,7   k J

β = 0,014

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