DISSERTATIVA — Proponha um procedimento experimental para determinar a eficiência energética (? ou COP) de um…

Questão

DISSERTATIVA — Proponha um procedimento experimental para determinar a eficiência energética (? ou COP) de um ar-condicionado split em modo aquecimento. Dados de teste em regime estacionário: potência elétrica medida P_in = 1500 W; fluxo de ar atravessando a serpentina F = 0,12 m^3·s^-1; temperatura do ar antes T_amb = 10,0 °C e depois T_out = 35,0 °C; densidade do ar ? = 1,2 kg·m^-3; capacidade térmica do ar c = 1005 J·kg^-1·K^-1. Escreva as medidas a realizar, equações necessárias, calcule o COP com os números fornecidos e indique principais fontes de perda e como comunicar o resultado a público leigo.

✍️ Questão dissertativa: veja abaixo a resposta esperada e a explicação.

Resposta esperada

Procedimento e cálculo modelo: 1) Medidas: P_in (watt-ímetro), F (anemômetro calibrado em m^3·s^-1), T_amb e T_out (termômetros ou termopares), medir em regime estacionário e repetir para média. Calibrar instrumentos e registrar incertezas. 2) Equações principais: ? = ?·F (kg·s^-1); ?T = T_out - T_amb (K); Q_out = ?·c·?T (W); COP = Q_out / P_in (adimensional); eficiência relativa vs aquecedor resistivo = COP/1 = COP. 3) Cálculo com dados: ? = 1,2·0,12 = 0,144 kg·s^-1. ?T = 35,0 - 10,0 = 25,0 K. Q_out = 0,144·1005·25,0 ˜ 3,62×10^3 W. COP = 3620 / 1500 ˜ 2,41. 4) Fontes de perda e erros: perdas térmicas no duto e envoltória, troca de calor não medida para estrutura, precisão dos sensores de temperatura e anemômetro, variações do regime (não-estacionariedade), perdas elétricas no compressor e no inversor. Estime incerteza propagada usando erros instrumentais. 5) Como comunicar ao público: apresentar COP = 2,41 ? para cada 1 kW elétrico o aparelho entrega ˜2,41 kW térmicos; converter para comparação prática (ex.: economia em relação a aquecedor resistivo: ˜59% de redução no consumo elétrico para mesma carga térmica); usar gráfico simples (barra de energia elétrica vs calor entregue), tabelas com tempos e custos e indicar incerteza e condições de teste (temperaturas e fluxo de ar). Recomendar medições em condições reais de uso para estimativa de desempenho doméstico.

Explicação

O procedimento experimental detalha as etapas necessárias para medir e calcular a eficiência energética do ar-condicionado, utilizando instrumentos adequados e registrando incertezas. As equações apresentadas permitem quantificar a capacidade de aquecimento em relação à energia elétrica consumida, resultando em um COP que indica a eficácia do aparelho. A comunicação dos resultados é feita de forma acessível, facilitando a compreensão do desempenho do equipamento em comparação com alternativas, como aquecedores resistivos.

Raio-X da questão

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