UEM 2016 (Verão, Conhecimentos Específicos) — questão 19 de Física

Enunciado em texto

O circuito fechado de uma geladeira é percorrido por uma substância refrigerante denominada freon 12, cujo calor latente de vaporização é 38 cal/g. O compressor, ao comprimir o freon, aumenta sua pressão e sua temperatura, e no radiador (que fica na parte detrás da geladeira e é formado por uma longa serpentina com grades de metal acopladas) o calor retirado de dentro da geladeira é transferido para o ambiente. Deste modo, quando o freon passa pelo radiador, ele perde calor, liquefazendo-se. Em seguida, o freon, já liquefeito, segue por um tubo capilar mais fino. O estreitamento do caminho da substância de operação faz com que o fluxo dessa substância aumente de velocidade com consequente diminuição da pressão. Ao atingir a serpentina do congelador, o freon se expande, pois encontra uma tubulação com espessura maior do que a do tubo capilar, e deste modo atinge uma temperatura de –29 ºC, vaporizando-se a baixa pressão à medida que retira calor de dentro da geladeira. A partir daí, o freon é aspirado pelo compressor, onde sua pressão e sua temperatura aumentam novamente, e o ciclo recomeça. Em relação ao princípio de funcionamento dos refrigeradores, é correto afirmar:

(01) Nas geladeiras, o que se obtém é uma troca de calor no sentido inverso ao que seria espontâneo, ou seja, retira-se calor do interior da geladeira para enviá-lo ao meio externo.

(02) Os refrigeradores precisam de energia externa para realizar trabalho que ocorre no compressor, fato que explica a necessidade de utilizar-se, por exemplo, energia elétrica.

(04) Ao realizar um ciclo, o freon passa por alguns processos, entre os quais absorver e trocar calor ao mudar de estado, e receber energia na forma de trabalho ao ser comprimido. A energia interna do freon, entretanto, não é a mesma ao final de cada ciclo, pois ele não retorna às mesmas condições iniciais.

(08) O calor transferido para o ambiente, na medida em que o freon se liquefaz no radiador, é igual à soma do calor retirado pelo freon de dentro da geladeira (enquanto ele se vaporiza no congelador) mais o trabalho realizado pelo compressor para comprimi-lo. Sendo assim, a quantidade de calor perdida para o ambiente, quando o freon passa pelo radiador, é maior que a quantidade recebida por ele ao passar pelo congelador.

(16) Sabendo-se que a massa de gás freon que circula pela tubulação é de 300 g; que todo calor retirado da geladeira é devido à vaporização do freon; e que foram cedidas 17100 calorias para o meio exterior; então a eficiência desse refrigerador é 2, ou seja, para cada caloria de trabalho realizado no compressor são retiradas duas calorias de energia de dentro da geladeira.

(Enunciado: Vestibular UEM 2016 (Verão), Conhecimentos Específicos — UEM/CVU.)

Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à Universidade Estadual de Maringá (UEM), Comissão Central do Vestibular Unificado (CVU).