Gabarito disponível
Uma máquina térmica é composta por um refrigerador acoplado a um motor da seguinte forma:
I- O calor da fonte quente do refrigerador é utilizado como fonte quente do motor, com temperatura de 27°C.
II- O motor fornece um trabalho de 2,4kW, com um rendimento de Carnot de 0,6.
III- A fonte fria do refrigerador está a 7°C.
IV- Considere as máquinas como Carnotianas.
A partir do exposto acima, calcule o trabalho do refrigerador (em kW) e assinale a opção correta.
I- O calor da fonte quente do refrigerador é utilizado como fonte quente do motor, com temperatura de 27°C.
II- O motor fornece um trabalho de 2,4kW, com um rendimento de Carnot de 0,6.
III- A fonte fria do refrigerador está a 7°C.
IV- Considere as máquinas como Carnotianas.
A partir do exposto acima, calcule o trabalho do refrigerador (em kW) e assinale a opção correta.
Resolução comentada
Motor de Carnot acoplado a refrigerador de Carnot: W_ref ≈ 0,267 kW.
Para o motor, η=0,6 e W=2,4 kW, então Qh=W/η=4 kW. Esse calor é o que o refrigerador rejeita na fonte quente de 300 K. O COP de Carnot do refrigerador é Tc/(Th−Tc)=280/20=14, logo Qc=14W. Então Qh_ref = W+14W = 15W = 4 kW, e W ≈ 0,267 kW.
Análise das alternativas
As demais opções não resultam do balanço Qh = W(1+COP) com COP=14 e Qh=4 kW.
Referência: Ciclo de Carnot: rendimento e coeficiente de desempenho de refrigerador.
Resolução comentada do VaiConcursos.