Gabarito disponível
Chama-se coeficiente de rendimento de um refrigerador a razão Q₂/W, onde Q₂ é quantidade de calor removida da fonte fria e W o trabalho fornecido pelo compressor, por ciclo de refrigeração. Considere um refrigerador, com coeficiente de rendimento igual a 2,00, que é capaz de congelar 2,00 kg de água a 20,0 °C após executar 5 ciclos de refrigeração. Sabendo que um refrigerador pode ser pensado como uma máquina térmica funcionando ao contrário, calcule a quantidade de calor descartada para o ambiente por ciclo e assinale a opção correta.
Dados: calor específico da água = 4,00 x 10³ J/kg·°C; calor latente de fusão da água = 3,00 x 10⁵ J/kg.
Dados: calor específico da água = 4,00 x 10³ J/kg·°C; calor latente de fusão da água = 3,00 x 10⁵ J/kg.
Resolução comentada
Q₂ total = 760 kJ; por ciclo 152 kJ; W = 76 kJ; Q₁ = 228 kJ.
O calor removido é Q = mcΔT + mL = 2·4000·20 + 2·3×10⁵ = 1,6×10⁵ + 6×10⁵ = 7,6×10⁵ J. Em 5 ciclos, Q₂ = 152 kJ por ciclo. Com COP = 2, W = Q₂/2 = 76 kJ, e o calor descartado é Q₁ = Q₂ + W = 152 + 76 = 228 kJ.
Análise das alternativas
A) 48 kJ, B) 114 kJ, D) 240 kJ e E) 480 kJ não resultam do cálculo correto. Os erros típicos são esquecer parte do calor sensível ou latente, não dividir por 5 ciclos, ou confundir Q₁ com Q₂ ou com W.
Referência: Termodinâmica: refrigeradores e calorimetria.
Resolução comentada do VaiConcursos.