Gabarito disponível
Um refrigerador, com eficiência de 40,0%, fornece 1400 J de calor para a fonte quente por ciclo de operação. Sabendo que ele opera fazendo 5,00 ciclos por segundo, calcule em quanto tempo este refrigerador congela 4,00 kg de água a 25,0 °C e assinale a opção correta.
Dados: calor latente de fusão da água = 300 kJ/kg ; calor específico da água = 4200 J/kg
Dados: calor latente de fusão da água = 300 kJ/kg ; calor específico da água = 4200 J/kg
Resolução comentada
O refrigerador leva 810 s para congelar a água.
Com e = Qf/W = 0,4 e Qh = Qf + W = 1400 J, obtemos Qf = 400 J por ciclo. A 5 ciclos/s, são 2000 J/s retirados. A água precisa perder 4×4200×25 = 420 kJ para resfriar e 4×300 kJ = 1200 kJ para congelar, total de 1620 kJ. O tempo é 1 620 000/2000 = 810 s.
Análise das alternativas
A) 750 s, C) 920 s, D) 1040 s e E) 1100 s vêm de esquecer uma das etapas (resfriamento ou fusão) ou de usar Qh ou W como calor retirado da fonte fria.
Referência: Termodinâmica — refrigeradores e calorimetria.
Resolução comentada do VaiConcursos.