Uma bomba termica é usada para aquecer

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Problemas Resolvidos de Física Prof. Anderson Coser Gaudio – Depto. Física – UFES 
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Halliday, Resnick, Walker - Física 2 - 4a Ed. - LTC - 1996. Cap. 22 – Entropia e a Segunda Lei da Termodinâmica 
1 
 
 
HALLIDAY, RESNICK, WALKER, FUNDAMENTOS DE FÍSICA, 4.ED., LTC, RIO DE 
JANEIRO, 1996. 
 
 
FÍSICA 2 
 
 
CAPÍTULO 22 - ENTROPIA E A SEGUNDA LEI DA TERMODINÂMICA 
 
20. Uma bomba térmica é usada para aquecer um edifício. Do lado de fora a temperatura é −5oC e 
dentro do edifício deve ser mantida a 22oC. O coeficiente de performance é 3,8 e a bomba injeta 
1,8 Mcal de calor no edifício por hora. A que taxa devemos realizar trabalho para manter a 
bomba operando? 
 (Pág. 258) 
Solução. 
Uma bomba térmica pode ser imaginada como um ar condicionado (refrigerador) que é instalado na 
parede de uma sala de tal forma a esquentar o seu interior, ao invés de resfriá-la. Portanto, uma 
bomba térmica não passa de um refrigerador instalado ao contrário, em que o ambiente frio é a 
atmosfera que, como se pode imaginar, nunca será resfriada. Veja o esquema abaixo: 
 
A taxa de realização de trabalho corresponde à potência (P) que deve ser fornecida à bomba. 
 WP
t
=
∆
 
O esquema acima permite dizer que: 
 Q FQ Q W= + 
Dividindo-se a expressão acima pelo intervalo de tempo ∆t: 
 Q F F
Q Q W Q
P
t t t t
= + = +
∆ ∆ ∆ ∆
 (1) 
O coeficiente de performance (K) da bomba vale: 
 F
Q
K
W
= 
Logo: 
 FQ W K= 
 F
Q W
K PK
t t
= =
∆ ∆
 (2) 
QQ
QF
W
TQ
TF
Problemas Resolvidos de Física Prof. Anderson Coser Gaudio – Depto. Física – UFES 
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Halliday, Resnick, Walker - Física 2 - 4a Ed. - LTC - 1996. Cap. 22 – Entropia e a Segunda Lei da Termodinâmica 
2 
Substituindo-se (2) em (1): 
 ( )1Q
Q
PK P P K
t
= + = +
∆
 
 
( ) ( )
( )1 1 1,8 Mcal/h 0,375 Mcal/h
1 3,8 1
QQP
K t
= = =
+ ∆ +  
 
 6Mcal 1 h cal J0,375 10 4,186 436,04 W
h 3.600 s Mcal cal
P        = × × × =       
       
 
 440 WP ≈ 
 
	Solução.