Question

Dúvida em Termologia

Estarei postando novamente pois coloquei na fisica de ensino superior e ainda estou prestando Vestibular , e tambem creio que nao fiz a pergunta correta.

Tem-se uma máquina térmica frigorífica que realiza, durante um ciclo completo, um trabalho de 4 . 104 J e cede, à fonte fria, 12 . 104 J. Com essas informações, calcule a eficiência da máquina térmica e marque a opção correta.

eu ja vi a resolução e a resposta , mas me resta uma duvida.
Uma maquina frigorifica cede calor da fonte fria e manda para a fonte quente , como um freezer, por que o exercicio diz que a maquina cede calor a fonte fria ? ele nao deveria ceder para a fonte quente ?

Answer 1

Olá.

Vamos rapidamente responder o problema, por formalidade.

Dados:

$W=4\times 10^4 ~J=40kJ\\ Q_f =120 ~kJ$

A eficiência(COP, para máquinas frigoríficas - Coeficiente de Performance) é dada pelo efeito útil(no caso destas máquinas, o calor retirado da fonte fria) pela energia gasta(Trabalho feito). Assim:

$COP=\dfrac{Q_f}{W}=\dfrac{120~kJ}{40~kJ}= 3,0$

Este, inclusive, é um valor baixo para um sistema de refrigeração. Atualmente existem sistemas que chegam a 5,5-6 de COP.

Agora quanto à sua pergunta, vamos imaginar um circuito de refrigeração básico composto por um compressor, condensador, válvula de expansão termostática e um evaporador. Neste circuito a fonte fria é o recinto a ser resfriado que perde seu calor porque no evaporador passa fluido refrigerante a baixas temperaturas. O calor vai da fonte quente(sala resfriada) para a fria(fluido frio). Esse fluido evapora, vira gás e vai para um compressor, onde sua pressão e temperatura aumentam. Este fluido, agora a uma temperatura alta, passa por um condensador e troca calor com o ar externo(calor vai da fonte quente - agora o fluido refrigerante - para a fonte fria: ar externo). Esse fluido a alta pressão, agora líquido, passa por uma válvula e sua pressão cai, vaporizando novamente. O ciclo se repete. O calor só foi da fonte fria inicial(sala) para a quente(ar externo) porque foi fornecido trabalho e, assim, a Segunda Lei da Termodinâmica é verificada.

Então a ideia é que o calor, quando analisamos o sistema como um todo, vai da fonte fria para a quente com um trabalho negativo(entrando no sistema) sendo feito. Se analisarmos o fluido refrigerante ao passar pelo compressor, o compressor é a fonte quente e o fluido a fonte fria, que recebe calor ao ser comprimido. Esta é apenas uma diferença de terminologia se estudarmos o sistema de refrigeração ou uma de suas máquinas(como o compressor que falei agora).

Answer 2

A eficiência dessa máquina térmica é igual a 3.

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Quando falamos em usar a energia térmica (calor) para o funcionamento de uma máquina podemos pensar em dois tipos:

- Máquina térmica: usa o calor para produzir trabalho. Por exemplo, os motores.

- Máquina térmica invertida ou refrigerador: usa o trabalho para retirar calor de uma fonte quente para uma fonte fria.

No caso desse exercício trata-se do segundo caso.

A eficiência térmica de um refrigerador mede o quanto estamos retirando de calor ("produzindo frio") de uma fonte fria em função do trabalho (energia fornecida ao refrigerador).

Em fórmula:

Eficiência térmica

$\epsilon=\frac{|Q_{fria}|}{|\tau|}$

Dados

$\tau=-4.10^4\:J\\Q_{fria}=12.10^4\:J$

Substituindo na fórmula

$\epsilon=\frac{|12.10^4|}{|-4.10^4|} \\\\\epsilon=\frac{12.10^4}{4.10^4} \\\\\epsilon=3$

Esclarecendo sua dúvida:

Quando o exercício diz que a máquina realiza um trabalho de 4.10⁴ J e cede à fonte fria 12.10⁴ J significa que o calor necessário para o funcionamento do refrigerador é negativo. O enunciado está só reforçando a ideia.

Para saber mais

https://brainly.com.br/tarefa/22553263

https://brainly.com.br/tarefa/22624300