Fundamentos de Física, Volume 2: Gravitação, Ondas e Termodinâmica

David Halliday, Robert Resnick, Jearl Walker · Capítulo 151 de 165

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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.