Um refrigerador com coeficiente de desempenho de 3,8 é usado para resfriar 2 litros de água mineral da temperatura ambiente (25 ºC) para 4 ºC. Se ...

Para resolver esse problema, podemos utilizar a equação que relaciona o calor retirado do sistema com o trabalho realizado pelo refrigerador e a variação de energia interna do sistema: Q = W + ΔU Onde: Q = calor retirado do sistema (em Joules) W = trabalho realizado pelo refrigerador (em Joules) ΔU = variação de energia interna do sistema (em Joules) Sabemos que o coeficiente de desempenho (COP) do refrigerador é dado por: COP = Q / W Substituindo os valores dados, temos: 3,8 = Q / 480 Q = 1824 J A quantidade de calor retirada do sistema é igual à quantidade de calor perdida pela água: Q = m * c * ΔT Onde: m = massa da água (em kg) c = calor específico da água (em J/(kg.K)) ΔT = variação de temperatura da água (em K) Sabemos que a densidade da água é de 1 g/cm³, ou seja, 1000 kg/m³. Portanto, a massa de 2 litros de água é de 2 kg. Substituindo os valores dados, temos: 1824 = 2 * 4,19 * (25 - 4) Simplificando, temos: 1824 = 166,96 * ΔT ΔT = 10,91 K Portanto, a temperatura final da água será de 4 + 10,91 = 14,91 ºC. Para calcular o tempo necessário para que a água atinja 5 ºC, podemos utilizar a equação que relaciona o calor retirado do sistema com o tempo e a potência do refrigerador: Q = P * t Substituindo os valores de Q e P, temos: 1824 = 480 * t t = 3,8 horas Portanto, o tempo necessário para que a água atinja 5 ºC é de 3,8 horas.