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Enunciado

Termodinâmica - Çengel - Termodinâmica - Ed: 7º - Capítulo 11.Problemas - Ex. 108

Refrigeradores termoelétricos que podem ser ligados no acendedor de cigarros do carro estão disponíveis no mercado. Um desses refrigeradores supostamente refrigera uma bebida de 12 onças (0,771 lbm) a partir de 78 °F até 38 °F ou aquece uma xícara de café de 75 °F até 130 °F em cerca de 15 minutos em um suporte de copo bem isolado. Considerando um COP médio de 0,2 no modo de resfriamento, determine (a) a taxa média de remoção de calor da bebida, (b) a taxa média de fornecimento de calor para o café e (c) a energia elétrica consumida da bateria do carro, todas em W.

Passo 1

Oi pessoal, tudo bem?

Bem, iniciamos analisando a letra a):

A taxa média de resfriamento do refrigerador é simplesmente a taxa de diminuição do conteúdo energético do enlatado bebidas:

Q r e s f r = m c p Δ T = 0,771 * 1 * 78 - 38 = 30,84   B t u

Então:

Q ˙ r e s f r = Q r e s f r Δ t = 30,84   B t u * 1055   J 15 * 60 s * B t u   → Q ˙ r e s f r = 36,2   W

Obs: Que sempre tomemos o cuidado de lembrar de fazer a conversão.

Passo 2

Para a letra b)

A taxa média de aquecimento do café pode ser calculada de forma similar:

Q a q = m c p Δ T = 0,771 * 1 * 130 - 75 = 42 , 4   B t u

Então:

Q ˙ a q = Q a q Δ t = 42 , 4   B t u * 1055   J 15 * 60 s * B t u   → Q ˙ a q = 49,7   W

Passo 3

E a energia elétrica consumida pela bateria do carro, na letra c):

W ˙ r e s f r = Q ˙ r e s f r C O P r e s f r = 36,2 0,2 = 181   W

O COP para o aquecimento, então:

C O P a q = C O P r e s f r + 1 = 1,2

Portanto:

W ˙ a q = 49,7 2 = 41,4   W

Resposta

Portanto:

  1. Q ˙ r e s f r = 36,2   W    
  2. Q ˙ a q = 49,7   W
  3. W ˙ r e s f r = 181   W         e         W ˙ a q = 41,4   W
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