Fundamentos de Física 9ª Edição Vol 2 - Halliday 2 ED 9 (em cores)

etementos básicos de um refrigerador i.deal. Note que o s~nverso
do sentido de operação da m~quina de Cam9t. da Fig.
0 !:as todas as transferências de energia, tanto em forma ~e capela
de •b lho ocorrem no sentido oposto ao de uma máquina de
~ tra ª ~frigerador ideal de refrigerador de Carnot.
amar frie~seerador está interessado em extrair a maior quantidade
sta d e um re g d q antidade
"' 1 possível da fonte fria ( energia utilizada) usan o a .~e~or u fri
!it1'I . • 'd ) U dida da efie1enc1a de um re -
1 de trabalho IWI (energia adquin a . ma me .
~ é, portanto,
energia utilizada IQ FI (coeficiente de desempenho. (20-14)
K - = I Wl qualquer refrigerador),
- energia adquirida
f · d de
que K é chamado de coeficiente de desempenho. No caso de um re ngerad or
I
~ de acordo com a primeira lei da termodinâmica, lw\ = lQQI - IQFI, on e IQQ
é
O
valor absoluto da energia transferida como calor para a fonte quente. Nesse caso,
a F.q. 20-14 assume a forma
Kc=
(20-15) ·
Como um refrigerador de Carnot é uma máquina de Carnot o~erando no sentido
mverso, podemos combinar a Eq. 20-10 com a Eq. 20-15; depois de algumas operações
algébricas, obtemos
Kc= 'T'
i Q -
T
F
( coeficiente de desempenho,
refrigerador de Camot).
(2 U· ,, - l e, . ,
Trabalho é
realizado
sobre a
máquina.
Cak>ré
m,sOMdO.
Figura 20- 14 Os elementos de um
refrigerador. As duac; setas pretas
horizontais no Ct"fltrO representam
qma substância de trabalho operando
ciclicamentê, como em um diagrama
p-V. Uma energia Qp é transferida em
forma de calor da fonte fria, que está
à temperatura Tp, para a substância de
trabalho; uma energia QQ é transferida
em forma de calor da substância de
trabalho para a fonte quente, que
está à temperatura TQ. Um trabalho
W é realizado sobre o refrigerador
(na realidade, sobre a substância de
trabalho) pelo ambiente.
Para os aparelhos domésticos de ar-condicionado, K = 2,5; para as gelíl<le:i: ..
domésticas, K = 5. lnfelizmente, quanto menor a diferença de temperatura entre a t\
,
te fria e a fonte quente, maior o valor de K. E por isso que os aparelhos de ar condíc · · ·
nado funcionam melhor nos países de clima temperado que nos países de clima que,,.
te, onde a temperatura externa é muito maior do que a temperatura interna desejad,L
Seria ótimo ter um refrigerador que não precisasse de trabalho, ou seja, que fun -
clonasse sem estar ligado na tomada. A Fig. 20-15 mostra outro "sonho de inventor",
um refrigerador perfeito que transfere energia na forma de calor Q de uma fonte fria
para uma fonte quente sem necessidade de trabalho. Como o equipamento opera em
los, a entropia da substância de trabalho não varia durante um ciclo completo.
tllretanto, as entropias das duas fontes variam: a variação de entropia da fonte fria
QI/Tp e a v~ação de ~ntropia da fonte quente é +IQlfTQ. Assim, a variação líde
entropia para o sistema como um todo é
~.Ç = _ IQI + IQI
T 1' .
f Q
T. o lado direito da equação é negativo e portanto . _ , .
nnr · l ·. ' , a vanaçao ltqwda
,_. etcº. para o sistema fechado refrigerador + fionte també é
dimin wç. · ã o d e entropia · .viola . a segunda lei da tem1odinâmica m nega-
(E
um refrigerador perfeito. (Uma geladeira só fu . . q.
· nc1ona se estiver
a uma outra f onn 1 - .
u açao <equivalente) da segunda lei da
, .efrigerador perfeito:
transferência total de calor
da f or,te fria para a fonte
quente sem realizar trabalho
Figura 20-15 Os elementos de um
refrigerador perfeito, ou seja, u1n
refrigerador que transfere energia de
un1a fonte fria para uma fonte quente
se1n necessidade de trabalho.
Q