Ejercicios Bombas de Calor y Refrigeradores

Ejercicios Bombas de Calor y Refrigeradores

1. ¿Cuál es el coeficiente de realización de un refrigerador que opera con eficiencia de Carnot entre las temperaturas −3 ℃ y 27 ℃?
2. ¿Cuál es el máximo coeficiente de realización posible de una bomba de calor que toma energía del exterior a −3 ℃ hacia el interior de una casa a 22 ℃? Nota: El trabajo realizado para que funcione la bomba de calor también está disponible para calentar la casa.
3. Un refrigerador ideal o una bomba de calor ideal es equivalente a una máquina de Carnot que funciona a la inversa. Es decir, se absorbe energía |𝑄𝑐| de un depósito frío y se libera energía |𝑄ℎ| hacia el depósito caliente.

1. Demuestre que el trabajo que debe suministrarse para operar el

refrigerador o la bomba es: 𝑊 = 𝑇ℎ−𝑇𝑐 𝑄 .

𝑇𝑐        𝑐

1. Muestre que el coeficiente de realización COP del refrigerador ideal es 𝐶𝑂𝑃 =    𝑇𝑐        

𝑇ℎ−𝑇𝑐

1. Una bomba de calor es en esencia una máquina térmica que funciona a la inversa. Extrae energía del aire frío exterior y lo deposita en un cuarto caliente. Suponga que la relación entre la entrada real de energía a la habitación con el trabajo realizado por el[pic 1]

motor del dispositivo es 10 % de la relación teórica máxima. Determine la energía que entra a la habitación por joule de trabajo realizado por el motor cuando la temperatura interior es de 20 ℃ y la temperatura exterior es de −5 ℃.

1. ¿Cuánto trabajo requiere un refrigerador de Carnot ideal para extraer 1 𝐽 de energía de Helio a 4 𝐾 y liberar esta energía en un medio a temperatura ambiente 293 𝐾?
2. Un refrigerador tiene un coeficiente de realización igual a 5. Suponiendo que en cada ciclo el refrigerador absorbe 120 𝐽 de energía de un depósito frío, encuentre:

1. El trabajo hecho en cada ciclo.
2. La energía liberada hacia el depósito caliente.

1. Un refrigerador mantiene una temperatura de 0 ℃ en el compartimiento frío con una temperatura ambiente de 25 ℃ y elimina energía de dicho compartimiento a la razón de 8000 𝐾𝐽⁄ℎ.

1. ¿Qué potencia mínima se requiere para poner a funcionar el refrigerador?
2. ¿A qué relación el refrigerador expele energía en el cuarto?

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