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Enunciado

Termodinâmica - Çengel - Termodinâmica - Ed: 7º - Capítulo 6.Problemas - Ex. 46

Potência é entregue a uma taxa de   450   W   a um refrigerador doméstico que possui um COP de 2,5. Devem ser refrigeradas cinco grandes melancias, de 10 kg cada, a 8 °C. Considerando queas melancias estão inicialmente a 20 °C, determine quanto tempo levará sua refrigeração. As melancias podem ser consideradas como compostas somente por água, cujo calor específico é de 4,2   k J / k g   ° C . Sua resposta é realista ou otimista? Explique

Passo 1

Primeiro vamos calcular quanto de calor é removido das melancias. Para isso, podemos utilizar a equação fundamental da calorimetria:

Q m e l a n c i a = m m e l a n c i a ⋅ c m e l a n c i a ⋅ Δ T

Q m e l a n c i a = 50   k g ⋅ 4,2 k J k g ⋅ º C ⋅ 20 - 8 º C

Q m e l a n c i a = 2520   k J

Perceba que o calor removido das melancias é o mesmo calor que deve ser retirado do refrigerador:

Q L = Q m e l a n c i a = 2520   k J

Passo 2

Agora vamos analisar o nosso refrigerador

Vamos utilizar o COP para determinar a taxa de calor removido do refrigerador:

C O P R = Q ˙ L W ˙ l i q

Q ˙ L = C O P R ⋅ W ˙ l i q

Q ˙ L = 2,5 ⋅ 450   W

Q ˙ L = 1125   W

Q ˙ L = 1,125   k W

Passo 3

Pronto, agora é só calcular o tempo com base no calor que deve ser retirado, e a taxa de calor que o refrigerador remove:

Δ t = Q L Q ˙ L

Δ t = 2520   k J 1,125   k W

Δ t = 2240   s

Resposta

Δ t = 2240   s

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