2. Em regime permanente, um refrigerador cujo coeficiente de desempenho k*beta = 3 remove energia por transferência de calor de um freezer compartimento a 0 °C a uma taxa de 6000 kJ/h e descarrega energia por transferência de calor para o ambiente, que está a 20 °CDetermine a potência de entrada para o refrigerador (em k * d / h ) e compare com a potência de entrada requerida por um ciclo de refrigeração reversível (em kJ/h) operando entre reservatórios térmicos a essas mesmas temperaturas.
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Explicação:
Para determinar a potência de entrada do refrigerador, utilizamos a equação de eficiência:
k*beta = Qc / W
Onde:
k*beta = 3
Qc = 6000 kJ/h
W = potência de entrada (em k * d / h)
Substituindo os valores na equação, temos:
3 = 6000 / W
W = 2000 k * d / h
Para comparar com um ciclo de refrigeração reversível, utilizamos a equação de eficiência de Carnot:
kC = (Tc - Th) / Tc
Onde:
kC = eficiência de Carnot
Tc = temperatura do freezer a 0°C = 273 K
Th = temperatura ambiente a 20°C = 293 K
Substituindo os valores na equação, temos:
kC = (273 - 293) / 273
kC = -0,0733
A eficiência de Carnot é negativa porque o ciclo é de refrigeração, e não de geração de trabalho.
Em seguida, para determinar a potência de entrada requerida pelo ciclo de Carnot, utilizamos a equação:
Wc = Qc / kC
Substituindo os valores, temos:
Wc = 6000 / -0,0733
Wc ≈ -81862 kJ/h
Novamente, o resultado é negativo porque se trata de um ciclo de refrigeração.
Portanto, a potência de entrada do refrigerador é 2000 k * d / h, enquanto a potência de entrada requerida pelo ciclo de Carnot é de aproximadamente -81862 kJ/h. Vale ressaltar que a potência negativa indica que o ciclo de Carnot está operando como uma máquina térmica, e não como um refrigerador.