Física, perguntado por analidiasousa1801, 5 meses atrás

Física um refrigerador retira 20cal/s de calor de uma fonte fria a temperatura de -20°C e o despeja em um exaustor a temperatura de 40°C . Qual é o mínimo de potência necessária para opera-lo?

Soluções para a tarefa

Respondido por PhillDays
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⠀⠀⠀☞ Será necessária uma potência mínima de aproximadamente 19,85 [W]. ✅

⠀⠀⠀⭐⠀Para realizar este exercício precisamos encontrar a taxa de calor lançada na fonte quente.⠀⭐⠀

⠀⠀⠀⚡ " -Fonte quente? Fonte fria? Refrigerador?"

⠀⠀⠀➡️⠀Em uma máquina térmica invertida temos que a energia retirada de uma fonte fria através de um trabalho é lançada em uma fonte quente. Imagine, por exemplo, um refrigerador: calor é retirado de seu interior através do trabalho de um sistema mecânico e lançado para o seu exterior. Desta forma o trabalho de uma máquina térmica invertida pode ser encontrado pela seguinte relação:

                                        \qquad\LARGE\red{\boxed{\pink{\boxed{\begin{array}{rcl}&&\\&\orange{\sf \tau + Q_F = Q_Q}&\\&&\\&\Downarrow\qquad\Downarrow&\\&&\\&\orange{\sf \tau = Q_Q - Q_F}&\\&&\\\end{array}}}}}

\text{\pink{$\Longrightarrow$}~\Large\orange{$\sf \tau$}} sendo o trabalho realizado em [J] ou [cal];

\text{\pink{$\Longrightarrow$}~\Large\orange{$\sf Q_F$}} sendo o calor extraído da fonte fria em [J] ou [cal];

\text{\pink{$\Longrightarrow$}~\Large\orange{$\sf Q_Q$}} sendo o calor lançado na fonte quente em [J] ou [cal].  

⠀⠀⠀⚡ "-Qual é a relação entre as temperaturas de cada fonte com o calor delas?"  

                                           \qquad\huge\red{\boxed{\pink{\boxed{\begin{array}{rcl}&&\\&\orange{\sf \dfrac{Q_F}{T_F} = \dfrac{Q_Q}{T_Q}}&\\&&\\\end{array}}}}}

\text{\pink{$\Longrightarrow$}~\Large\orange{$\sf T$}} sendo as temperaturas em [K] (lembrando que [K] = [ºC] + 273).

__[ºC] para [K]________✍

\blue{\large\begin{cases}\text{$\sf~T_F = -20~[^{\circ}C] = -20 + 273 = 253~[K] $}\\\\ \text{$\sf~T_Q = 40~[^{\circ}C] = 40 + 273 = 313~[K] $} \end{cases}}

__[cal/s] para [J/s]_____✍

⠀⠀⠀➡️⠀Lembrando que 1 [cal] = 4,184 [J] então:

\LARGE\blue{\text{$\sf 20 \cdot 4,184 = 83,68~[J/s] $}}

__Encontrando Qq_____✍

\LARGE\blue{\text{$\sf \dfrac{83,68}{253} = \dfrac{Q_Q}{313} $}}

\LARGE\blue{\text{$\sf Q_Q = \dfrac{83,68 \cdot 313}{253}$}}

\LARGE\blue{\text{$\sf Q_Q \approx 103,525~[J/s]$}}

__Encontrando P______✍

\LARGE\blue{\text{$\sf P = \dfrac{\tau}{\Delta t} \approx 103,525 - 83,68$}}

                                \LARGE\green{\boxed{\rm~~~\gray{P_{min}}~\pink{\approx}~\blue{ 19,85~[W] }~~~}}

                             \bf\large\red{\underline{\quad\quad\qquad\qquad\qquad\qquad\qquad\qquad\qquad}}

⠀⠀☀️ L͎̙͖͉̥̳͖̭̟͊̀̏͒͑̓͊͗̋̈́ͅeia mais sobre máquinas térmicas:

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                                     \huge\blue{\text{\bf\quad Bons~estudos.}}

                                          \quad\qquad(\orange{D\acute{u}vidas\ nos\ coment\acute{a}rios})

                             \bf\large\red{\underline{\qquad \qquad \qquad \qquad \qquad \qquad \quad }\LaTeX}

                                \sf(\purple{+}~\red{cores}~\blue{com}~\pink{o}~\orange{App}~\green{Brainly} ☘☀❄☃☂☻)

                                                          \Huge\green{\text{$\underline{\red{\mathbb{S}}\blue{\mathfrak{oli}}~}~\underline{\red{\mathbb{D}}\blue{\mathfrak{eo}}~}~\underline{\red{\mathbb{G}}\blue{\mathfrak{loria}}~}$}}

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