A invenção da geladeira proporcionou uma revolução no aproveitamento dos alimentos, ao permitir que fossem armazenados e transportados por longos períodos. A figura apresentada ilustra o processo cíclico de funcionamento de uma geladeira, em que um gás no interior de uma tubulação é forçado a circular entre o congelador e a parte externa da geladeira. É por meio dos processos de compressão, que ocorre na parte externa, e de expansão, que ocorre na parte interna, que o gás proporciona a troca de calor entre o interior e o exterior da geladeira.
Disponível em: http://home.howstuffworks.com.
Acesso em: 19 out. 2008 (adaptado).
Nos processos de transformação de energia envolvidos no funcionamento da geladeira,
- A) a expansão do gás é um processo que cede a energia necessária ao resfriamento da parte interna da geladeira.
- B) o calor flui de forma não-espontânea da parte mais fria, no interior, para a mais quente, no exterior da geladeira.
- C) a quantidade de calor cedida ao meio externo é igual ao calor retirado da geladeira.
- D) a eficiência é tanto maior quanto menos isolado termicamente do ambiente externo for o seu compartimento interno.
- E) a energia retirada do interior pode ser devolvida à geladeira abrindo-se a sua porta, o que reduz seu consumo de energia.
Resposta:
A alternativa correta é letra B) o calor flui de forma não-espontânea da parte mais fria, no interior, para a mais quente, no exterior da geladeira.
De acordo com a segunda lei da termodinâmica, o calor flui espontaneamente entre os corpos no sentido do mais quente para o mais frio. Dessa forma, para que o calor flua no sentido inverso, ou seja, o calor sendo retirado da parte interna (mais fria) do refrigerador e sendo ejetado para o ambiente (mais quente), deve haver realização de trabalho, que ocorre no compressor do refrigerador. Após ser comprimido, o gás passa pelo condensador, ejetando calor para o meio externo. Em seguida, o gás sofre uma expansão no evaporador, já na região interna do refrigerador, retirando calor do ambiente interno. Assim, vamos analisar cada uma das alternativas:
a) a expansão do gás é um processo que cede a energia necessária ao resfriamento da parte interna da geladeira. INCORRETA.
A expansão do gás é um processo que retira energia da parte interna da geladeira. Alternativa incorreta.
b) o calor flui de forma não-espontânea da parte mais fria, no interior, para a mais quente, no exterior da geladeira. CORRETA.
Como mencionamos, o funcionamento do refrigerador consiste na realização do fluxo de calor no sentido não-espontâneo que, de acordo com a segunda lei da termodinâmica, ocorre somente mediante realização de trabalho externo. Alternativa correta.
c) a quantidade de calor cedida ao meio externo é igual ao calor retirado da geladeira. INCORRETA.
Desprezando-se as perdas, a quantidade de calor cedida ao meio externo é igual à soma do calor retirado da geladeira como trabalho realizado pelo compressor. Alternativa incorreta.
d) a eficiência é tanto maior quanto menos isolado termicamente do ambiente externo for o seu compartimento interno. INCORRETA.
Sendo Q_1 a quantidade de calor retirada do interior do refrigerador e W o trabalho realizado pelo compressor, a eficiência do refrigerador é dada por:
eta = dfrac { Q_1 } { W }
Quanto menos isolado termicamente do ambiente externo, maior será a troca térmica com o ambiente externo, o que resulta em um trabalho W maior realizado pelo compressor necessário para se retirar a mesma quantidade Q_1 do interior do refrigerador, causando uma menor eficiência do refrigerador. Alternativa incorreta.
e) a energia retirada do interior pode ser devolvida à geladeira abrindo-se a sua porta, o que reduz seu consumo de energia. INCORRETA.
Ao abrir a geladeira, o ar frio no seu interior se desloca para fora, fazendo com que o refrigerador consuma mais energia a fim de retirar calor do ambiente interno. Alternativa incorreta.
Portanto, a resposta correta é a alternativa (B).
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