Exercícios - 2a Lei da Termodinâmica - 2023-2

Universidade de São Paulo Faculdade de Zootecnia e Engenharia de Alimentos Departamento de Engenharia de Alimentos Exercícios 2ª Lei da Termodinâmica 1) Uma máquina térmica está operando segundo o ciclo de Carnot e tem uma eficiência de 75%. O calor proveniente dessa máquina é rejeitado para um lago próximo a 15 °C a uma taxa de 14 kW. Determine a potência da máquina e a temperatura da fonte quente? 2) Um refrigerador deve remover calor do espaço refrigerado a uma taxa de 300 kJ/min para manter a sua temperatura -8 °C. Considerando que o ar circundante do refrigerador está a 25 °C. Determine a potência mínima para alimentar esse refrigerador. 3) O compartimento de alimentos de um refrigerador é mantido a 4 °C por meio de remoção de calor a uma taxa de 360 kJ/min. Se o compressor fornece 2 kW ao equipamento., calcule: (a) o coeficiente de desempenho do refrigerador; (b) A taxa na qual o calor é rejeitado no ambiente onde se localiza o refrigerador. 4) Uma bomba de calor é usada para manter uma casa a 22 °C pela extração de calor do ar externo em um dia em que a temperatura do ar externo é de 2 °C. Calcula-se que a casa perca calor a uma taxa de 110 MJ/h e que a bomba de calor consuma 5 kW de energia elétrica quando em operação. Essa bomba de calor tem potência suficiente para realizar o serviço? 5) Um condicionador de ar com refrigerante -134a como fluido de trabalho é utilizado para manter uma sala a 23 °C, rejeitando calor para o ar externo a 37 °C. A sala ganha calor pelas paredes e janelas, a uma taxa de 250 kJ/min, enquanto o calor proveniente do conjunto formado por computador, TV e lâmpadas equivale a 900 W. O refrigerante entra no compressor saturado a 400 kPa com uma taxa de 100 L/min e sai a 1200 kPa 70 °C. Determine o (a) COP real, (b) o COP máximo e (c) a vazão volumétrica mínima de refrigerante na entrada do compressor para as mesmas condições de entrada e saída do compressor.