IME/ITA ⇒ EN 2005 - Termodinâmica Tópico resolvido

[gtrapani]

A Termodinâmica estuda a possibilidade de se aproveitar energia. De acordo com este estudo, resolva os itens:

I) o compartimento de refrigeração de uma geladeira e o seu conteúdo são mantidos a 7,0°C e têm uma capacidade térmica (ou calorífica) média de 84KJ/K. A geladeira descarrega calor no ambiente a 27ºC. Calcule a potência mínima necessária do motor para que a temperatura do compartimento de refrigeração seja reduzida de um grau celsius, em 1,0 minutos.

II) um recipiente termicamente isolado está dividido por uma parede delgada (fina) em duas câmaras iguais. Em uma das câmaras estão doze átomos de um isótopo de um gás ideal e na outra também doze átomos de um outro isótopo do mesmo gás ideal. Calcule a variação de entropia do sistema, após atingir o equilíbrio termodinâmico, e o trabalho realizado.

Dados: k=1,38.10^-23 J/K (constante de Boltzmann); ln4=1,386; ln6=1,792

[Xablauu]

modulo_51_fisica_termica_3_4__redesenhada.jpg (13.97 KiB) Exibido 1209 vezes

a)

Para a temperatura do compartimento com 7°C ir reduzir 1 K por minuto, é necessário a potência do recipiente frio seja:

[tex3]P_{F}=\frac{C.\Delta \Theta}{\Delta t}=\frac{84.10^{3}.1K}{60\:s}=1400\:W[/tex3]

Código: Selecionar tudoSHIFT+Click na eq = ZOOM

[tex3]P_{F}=\frac{C.\Delta \Theta}{\Delta t}=\frac{84.10^{3}.1K}{60\:s}=1400\:W[/tex3]

Usando que o rendimento do refrigerador máximo é aquele feito pelo Ciclo de Carnot:
[tex3]\eta_{max} =\frac{T_{F}}{T_{Q}-T_{F}}[/tex3]

Código: Selecionar tudoSHIFT+Click na eq = ZOOM

[tex3]\eta_{max} =\frac{T_{F}}{T_{Q}-T_{F}}[/tex3]

[tex3]\eta_{max} =\frac{T_{F}}{T_{Q}-T_{F}}=\frac{280}{300-280}\geq \frac{P_{F}}{P_{refrig.}}=\frac{1400}{P_{refrig.}}[/tex3]

Código: Selecionar tudoSHIFT+Click na eq = ZOOM

[tex3]\eta_{max} =\frac{T_{F}}{T_{Q}-T_{F}}=\frac{280}{300-280}\geq \frac{P_{F}}{P_{refrig.}}=\frac{1400}{P_{refrig.}}[/tex3]

Assim,
[tex3]\frac{280}{300-280}\geq \frac{1400}{P_{refrig.}}\\P_{refrig.}\geq \frac{20.1400}{280}=100\:W[/tex3]

Código: Selecionar tudoSHIFT+Click na eq = ZOOM

[tex3]\frac{280}{300-280}\geq \frac{1400}{P_{refrig.}}\\P_{refrig.}\geq \frac{20.1400}{280}=100\:W[/tex3]

Assim, a potência mínima é 100 Watts.

b)
Não sei, se um dia eu souber eu boto aqui.