Fundamentos de Física, Volume 2: Gravitação, Ondas e Termodinâmica
20-3 Refrigeradores e Máquinas Térmicas Reais
Um inventor afirma que construiu um motor que apresenta uma
eficiência de 75% quando opera entre as temperaturas de ebulição e
congelamento da água. Isso é possível?
IDEIA-CHAVE
Não existe nenhuma máquina térmica real cuja eficiência seja maior
ou igual à de uma máquina de Carnot operando entre as mesmas
temperaturas.
Cálculo: De acordo com a Eq. 20-13, a eficiência de uma máquina
de Carnot que opera entre os pontos de ebulição e congelamento da
água é
Assim, a eficiência alegada de 75% para uma máquina real operando
entre as temperaturas dadas não pode ser verdadeira.
20-3 REFRIGERADORES E MÁQUINAS
TÉRMICAS REAIS
Objetivos do Aprendizado
Depois de ler este módulo, você será capaz de ...
20.16 Saber que um refrigerador é um dispositivo que utiliza trabalho para transferir energia de uma
fonte fria para uma fonte quente e que um refrigerador ideal executa essa transferência usando
processos reversíveis.
20.17 Desenhar um diagrama p-V do ciclo de Carnot de um refrigerador, mostrando o sentido em que
o ciclo é percorrido, a natureza dos processos envolvidos, o trabalho realizado (incluindo o sinal
algébrico) em cada processo, o trabalho líquido realizado e o calor transferido (incluindo o sinal
algébrico) em cada processo.
20.18 Calcular o coeficiente de desempenho K de um refrigerador em termos das transferências de
calor e também em termos da temperatura das fontes de calor.
20.19 Saber que não existe um refrigerador ideal no qual toda a energia extraída da fonte fria é
transferida para a fonte quente.
20.20 Saber que a eficiência de uma máquina térmica real é menor que a de uma máquina térmica
que funciona no ciclo de Carnot.
Ideias-Chave
• Um refrigerador é um dispositivo que, operando ciclicamente, utiliza um trabalho W para extrair uma energia |Q | na forma de calor de uma fonte fria. O coeficiente de desempenho K de um F
refrigerador é dado por
• O refrigerador de Carnot é uma máquina de Carnot operando no sentido inverso. O coeficiente de desempenho do refrigerador de Carnot é dado por
• Um refrigerador perfeito é uma máquina imaginária na qual a energia extraída de uma fonte fria na forma de calor é totalmente transferida para uma fonte quente sem necessidade de realizar trabalho. • Um refrigerador perfeito violaria a segunda lei da termodinâmica, que também pode ser enunciada da seguinte forma: Não existe uma série de processos cujo único resultado seja a transferência de energia, na forma de calor, de uma fonte a certa temperatura para uma fonte a uma temperatura mais elevada, sem necessidade de realizar trabalho.