Lista de Exercícios Resolvidos Termodinâmica - Eficiência Motores e Refrigeração

5ª Lista de Exercícios Um motor de automóvel consome combustível a uma taxa de 28 Lh e entrega 60 kW de potência para as rodas Se o combustível tem um poder calorífico de 44000 kJkg e uma densidade de 08 g cm 3 determinar a eficiência deste motor Resposta 22 Um refrigerador doméstico remove calor do compartimento de comida a uma média taxa de 800 kJh Se o COP da geladeira é de 22 determine a potência da geladeira chama durante a execução Resposta 01 kW A geladeira tem uma entrada de energia de 450 W e um COP de 25 é usada para resfriar cinco grandes melancias 10 kg cada para 8 C Se as melancias estão inicialmente a 20 C determinar quanto tempo vai demorar para a geladeira resfriar as melancias As melancias podem ser tratados como água cujo calor específico é de 42 kJ kgC Resposta 373 min Determine o COP de uma bomba de calor que fornece energia para uma casa a uma taxa de 8000 kJh para cada kW de energia elétrica Além disso determinar a taxa de energia absorção a partir do ar exterior Resposta COP222 122 kW Uma bomba de calor é usada para manter uma casa a uma temperatura constante de 23 C A casa perde calor para o ar exterior através das paredes e das janelas a uma taxa de 60000 kJh enquanto a energia gerada dentro da casa das pessoas luzes e aparelhos equivale a 4000 kJh Para um COP de 25 determinar a entrada de energia necessária para a bomba de calor Resposta 622 kW Refrigerante 134a entra no condensador de uma bomba de calor residencial a 800 kPa e 35 C a uma taxa de 0018 kg s e deixa a 800 kPa como um líquido saturado Se o compressor consome 12 kW de potência determinar a a COP da bomba de calor e b a taxa de absorção de calor do ar exterior Resposta a 2 63 b2 kW Uma máquina térmica de Carnot recebe 650 kJ de calor de um fonte de temperatura desconhecida e rejeita 250 kJ para um sumidouro a 24 C Determinar a a temperatura da fonte e b o rendimento térmico da máquina térmica Resposta a772 K b615 Um inventor afirma ter desenvolvido um motor térmico que recebe 700 kJ de calor a partir de uma fonte de 500 K e produz 300 kJ de trabalho enquanto rejeita calor residual para um sumidouro a 290 K Esta é uma reivindicação razoável Por quê Resposta Não pois o rendimento desta máquina é maior que o rendimento de Carnot para as mesmas temperaturas Um refrigerador deve remover calor do espaço refrigerado a uma taxa de 300 kJmin para manter sua temperatura a 8 o C Se o ar circulante do refrigerador estiver a 25 o C determine a potência mínima necessária para alimentar este refrigerador Resposta 0623 kW Um sistema de ar condicionado opera em um ciclo reverso de Carnot para transferir calor de uma casa a uma taxa de 750 kJmin para manter a sua temperatura a 24 C Se a temperatura do ar exterior é de 35C determinar a potência necessária para operar o sistema de ar condicionado Resposta 044 kW Um inventor afirma ter desenvolvido um sistema refrigeração que retira calor a partir da região fechada a 12C e transferea para o ar ao redor a 25C mantendo a um COP de 65 É esta reivindicação razoável Por quê Resposta Sim pois o COP de 65 é menor que o COP para um refrigerador de Carnot que é o COP máximo A estrutura de uma casa é tal que perde calor numa taxa de 5400 kJh por C de diferença entre os ambientes internos e ao ar livre Uma bomba de calor que requer uma entrada de energia de 6 kW para manter esta casa a 21 C Determinar a menor temperatura externa para o qual a bomba de calor possa atender o necessidades de aquecimento da casa Resposta 13 Uma bomba de calor de Carnot é para ser usado para aquecer uma casa e mantêla a 20 C no inverno Em um dia quando a temperatura média exterior permanece em cerca de 2 C estimase a perda de calor a uma taxa de 82000 kJh Se a bomba decalor consome 8 kW de energia durante a operação determine a o tempo de operação da bomba de calor naquele dia b os custos totais de aquecimento assumindo um preço médio de 0085 kWh de energia elétrica e c o custo de aquecimento para o mesmo dia se o aquecimento por resistência é utilizado em vez de uma bomba de calor Resposta a 42 h b2 85 c465 Uma máquina térmica de Carnot recebe calor a partir de um reservatório a 900 C a uma taxa de 800 kJmin e rejeita o calor residual para o ar ambiente a 27 C A saída de trabalho da máquina térmica é usada em um refrigerador que retira calor a partir de o espaço refrigerado a 5 C e transferea para o ar ambiente a 27 C Determine a a taxa máxima de remoção de calor do espaço refrigerado e b a taxa total de rejeição de calor para o ar ambiente Resposta a 4983 kJ min b 5782 kJmin Um aparelho de ar condicionado com refrigerante 134a como a fluido de trabalho é utilizado para manter um ambiente a 26 C rejeitando o calor para o ar exterior a 34 C A sala ganha calor através das paredes e das janelas a uma taxa de 250 kJmin enquanto que o calor gerado pelos computadores TV e as luzes elevase a 900 W O refrigerante entra no compressor de 500 kPa na forma de vapor saturado a uma taxa de 100 Lmin e deixa a 1200 kPa e 50 C Determinar a a COP atual b o COP máximo e c o volume de taxa fluxo mínimo de refrigerante na entrada do compressor para as mesmas condições de entrada e de saída do compressor Resposta a 6 6 b 37375 c 176 Lmin