Um aquecedor ideal, que opera segundo um ciclo reversível, é usado para aquecer e manter o interior de um tanque de armazenamento a 600K. Uma análise com base na primeira lei da termodinâmica revela que o tanque perde energia sob a forma de calor à taxa de 3600 kJ/h, por grau de diferença de temperatura entre o ambiente interno e o externo ao tanque. Se a temperatura do ambiente externo é 300K, então a potência mínima necessária para o funcionamento do aquecedor (kW) e o seu coeficiente de desempenho são, respectivamente,
Um aquecedor ideal, que opera segundo um ciclo reversível, é usado para aquecer e manter o interior de um tanque de armazenamento a 600K. Uma análise com base na primeira lei da termodinâmica revela que o tanque perde energia sob a forma de calor à taxa de 3600 kJ/h, por grau de diferença de temperatura entre o ambiente interno e o externo ao tanque. Se a temperatura do ambiente externo é 300K, então a potência mínima necessária para o funcionamento do aquecedor (kW) e o seu coeficiente de desempenho são, respectivamente,
- A)150 e 0,5
- B)150 e 2
- C)300 e 0,5
- D)300 e 2
- E)600 e 2
Resposta:
A alternativa correta é B)
Vamos calcular a potência mínima necessária para o funcionamento do aquecedor e seu coeficiente de desempenho!
Primeiramente, precisamos encontrar a taxa de transferência de calor necessária para manter o tanque a 600K. Como o tanque perde energia à taxa de 3600 kJ/h por grau de diferença de temperatura entre o ambiente interno e o externo, e a temperatura do ambiente externo é 300K, a taxa de transferência de calor necessária é:
Q = 3600 kJ/h / (600K - 300K) = 3600 kJ/h / 300K = 12 kW
Agora, vamos calcular o coeficiente de desempenho do aquecedor. Como o aquecedor opera segundo um ciclo reversível, seu coeficiente de desempenho é igual à razão entre a temperatura do tanque e a temperatura do ambiente externo:
η = T_tanque / T_ambiente = 600K / 300K = 2
Portanto, a potência mínima necessária para o funcionamento do aquecedor é 12 kW e seu coeficiente de desempenho é 2. A resposta certa é a opção B) 150 kW e 2.
É importante notar que a resposta A) 150 kW e 0,5 é errada, pois o coeficiente de desempenho é maior que 0,5. A resposta C) 300 kW e 0,5 também é errada, pois a potência mínima necessária é menor que 300 kW. A resposta D) 300 kW e 2 é errada, pois a potência mínima necessária é menor que 300 kW. A resposta E) 600 kW e 2 é errada, pois a potência mínima necessária é menor que 600 kW.
Deixe um comentário