Ao analisar um ciclo de refrigeração em funcionamento, um inventor propõe o aproveitamento do calor rejeitado para a fonte quente através do seguinte esquema: um motor térmico operando em ciclo termodinâmico e acoplado em série ao ciclo original, conforme esboço da figura, produzindo trabalho e rejeitando calor para um reservatorio térmico adicional.
O inventor argumenta que, sob condições de máximo desempenho do ciclo motor: (1) a potência gerada é de 2 HP; (2) a taxa de transferência de calor para o reservatório térmico adicional é capaz de prover energia equivalente para acender 200 lâmpadas de 50 W de potência cada.
Dados:
• taxa de transferência de calor da fonte fria para o ciclo de refrigeração: 720 kJ/min;
• temperatura da fonte quente comum ao ciclo de refrigeração e ao ciclo motor.: 27ºC;
• potência de acionamento do ciclo de refrigeração: ̃ 4 HP;
• temperatura da fonte fria do ciclo motor: 12ºC;
• coeficiente de desempenho (COP) do ciclo de refrigeração: 12/22 do equivalente ao ciclo de Carnot;
• razão de aproveitamento da taxa de transferência de calor oriunda do ciclo de refrigeração para o ciclo motor: 2/3;
• 1 HP ≈ 3/4 kW.
Baseado em uma análise termodinâmica e nos dados listados:
a) argumente, justificando, sobre a acurácia das duas proposições do inventor;
b) avalie a temperatura da fonte fria do ciclo de refrigeração, em ºC.