Um refrigerador retira 500 J/s de calor do interior e consome 150 J/s de trabalho elétrico. Descreva as…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
Realizar previsões, avaliar intervenções e/ou construir protótipos de sistemas térmicos que visem à sustentabilidade, considerando sua composição e os efeitos das variáveis termodinâmicas sobre seu funcionamento, considerando também o uso de tecnologias digitais que auxiliem no cálculo de estimativas e no apoio à construção dos protótipos.
Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).Questão
Um refrigerador retira 500 J/s de calor do interior e consome 150 J/s de trabalho elétrico. Descreva as transformações de energia envolvidas e calcule (a) o coeficiente de desempenho COP e (b) a 'eficiência' como razão entre energia útil e energia fornecida, em porcentagem.
✍️ Questão dissertativa: veja abaixo a resposta esperada e a explicação.
Resposta esperada
O compressor converte energia elétrica em trabalho que viabiliza a transferência de calor: 150 J/s de trabalho permitem retirar 500 J/s do interior. COP = Q_cold / W = 500 J/s ÷ 150 J/s = 3,33 (adimensional). Razão útil = (Q_cold / W)·100% = (500/150)·100% = 333%. Valores acima de 100% são possíveis aqui porque o COP mede efeito de refrigeração por unidade de trabalho elétrico, não rendimento térmico clássico.
Explicação
O compressor do refrigerador utiliza a energia elétrica para realizar trabalho, permitindo a transferência de calor do interior para o exterior. O coeficiente de desempenho (COP) é uma medida da eficiência do sistema, indicando quantas unidades de calor são retiradas por unidade de trabalho realizado. A razão útil expressa a relação entre a energia útil extraída e a energia fornecida, podendo resultar em valores superiores a 100% devido à natureza do processo de refrigeração, que não se encaixa na definição clássica de eficiência.
Raio-X da questão
coeficiente de desempenho
avaliacao
coeficiente de desempenho · transformações de energia
Revisar as fórmulas de COP e eficiência em sistemas térmicos.
O aluno pode confundir o conceito de eficiência com o coeficiente de desempenho, calculando-os de forma semelhante e obtendo resultados incorretos.
ciencia_tecnologia
pensamento_critico
cientifico
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