Considere um refrigerador doméstico que remove, em 24 h, Q_cold = 3,0×10^6 J do interior. O coeficiente de…

Questão

Considere um refrigerador doméstico que remove, em 24 h, Q_cold = 3,0×10^6 J do interior. O coeficiente de desempenho (COP) do ciclo é 2,5. (a) Descreva as transformações de energia envolvidas. (b) Calcule o trabalho elétrico total fornecido ao compressor em 24 h e a energia térmica rejeitada ao ambiente. Apresente cálculos e interpretação.

✍️ Questão dissertativa: veja abaixo a resposta esperada e a explicação.

Resposta esperada

Transformações: energia elétrica ? trabalho mecânico do compressor ? compressão do fluido ? transporte térmico; calor é removido do interior e maior calor é rejeitado ao ambiente. Cálculos: W_in = Q_cold / COP = 3.0×10^6 J / 2.5 = 1.20×10^6 J. Energia rejeitada Q_hot = Q_cold + W_in = 3.0×10^6 + 1.20×10^6 = 4.20×10^6 J. Conversões: W_in = 1.20×10^6 J / 3.6×10^6 J/kWh = 0.333 kWh; Q_hot ˜ 1.167 kWh. Interpretação: o compressor consome energia elétrica que se transforma em trabalho e, no balanço térmico, o ambiente recebe mais calor do que foi retirado do interior.

Explicação

A descrição das transformações de energia mostra como a energia elétrica é convertida em trabalho mecânico, que permite a remoção de calor do interior do refrigerador e a rejeição de calor para o ambiente. Os cálculos realizados para o trabalho elétrico e a energia térmica rejeitada são baseados nas definições do coeficiente de desempenho e na conservação de energia, garantindo que todos os valores estejam inter-relacionados. A interpretação final evidencia que o funcionamento do refrigerador resulta em um balanço onde mais calor é expelido do que é absorvido, refletindo a eficiência do sistema.

Raio-X da questão

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