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Questão de Física — Física Térmica - Termologia — FGV 2026

FísicaFísica Térmica - Termologia
Código
fg126378
Banca
FGV
Órgão
AL-GO
Ano
2026
Nível
Médio
Cargo
Assistente Legislativo - Técnico de Refrigeração e Ar-Condicionado
Uma máquina de condicionamento de ar será utilizada para manter o ambiente a 298,0 K. A carga térmica a ser removida, deste ambiente, é igual a 4,47 kW e o ambiente externo está com uma temperatura de 308,0 K.Considere o esquema da máquina de condicionamento a seguirImagem associada para resolução da questãoAdmitindo que o equipamento é um refrigerador que opera segundo um ciclo de Carnot. A potência necessária, em kW, para acionar o condicionador de ar é de
  1. A0,15
  2. B0,12
  3. C0,20
  4. D0,25
  5. E0,10
Revelar gabarito e comentário

GabaritoA — 0,15

Comentário gerado por IA. É um apoio ao estudo, ancorado em fontes, mas pode conter imprecisões — confira sempre na fonte oficial (lei, súmula, edital e gabarito da banca). Encontrou um erro? Use “Reportar”.

Resolução

Gabarito: letra A — a conta chega a 0,15 kW — alternativa A.

A ideia por trás

Um refrigerador é uma máquina térmica que funciona ao contrário: em vez de transformar calor em trabalho, ele usa trabalho para empurrar calor de um lugar frio para um lugar quente. O coeficiente de desempenho (COP) mede essa eficiência: ele diz quantos quilowatts de calor são removidos do ambiente frio para cada quilowatt de potência elétrica consumida pelo compressor. Quanto maior o COP, mais eficiente é o aparelho.

Para um refrigerador de Carnot, o COP é dado por COP = T_f / (T_q - T_f), onde T_f é a temperatura da fonte fria e T_q a da fonte quente, ambas em kelvin. Essa fórmula mostra que o COP é sempre maior que 1 e cresce quando a diferença de temperatura entre os ambientes é pequena: quanto mais próximas as temperaturas, menos trabalho é necessário para mover o calor. A potência consumida é então P = Q_f / COP, onde Q_f é a carga térmica removida.

Esta questão pede exatamente a potência de acionamento de um refrigerador de Carnot. O caminho é calcular o COP com as temperaturas dadas e depois dividir a carga térmica por ele.

O que a questão dá

  • temperatura do ambiente (fonte fria) = 298,0 K

  • temperatura externa (fonte quente) = 308,0 K

  • carga térmica a remover = 4,47 kW

  • ciclo de Carnot reverso

O que queremos: a potência necessária para acionar o condicionador de ar

Passo 1 — Calcular o coeficiente de desempenho

O COP é o coração do problema: ele relaciona o calor removido com o trabalho gasto. Precisamos dele antes de achar a potência.

Por que esta fórmula: Para um refrigerador de Carnot, o COP é a razão entre a temperatura absoluta da fonte fria e a diferença de temperatura entre as fontes. Essa é a fórmula teórica máxima para qualquer refrigerador operando entre essas temperaturas.

COP=TfTq−TfCOP = \frac{T_f}{T_q - T_f}

De onde vem cada valor: TfT_f = enunciado: 298,0 K · TqT_q = enunciado: 308,0 K

COP=298308−298=29,8COP = \frac{298}{308 - 298} = \boxed{29{,}8}
NÃO CAIA NESSA!

Inverter as temperaturas, usando T_q no numerador, daria COP = 308/10 = 30,8, o que muda o resultado final.

Passo 2 — Calcular a potência de acionamento

Com o COP em mãos, sabemos quantos kW de calor o aparelho remove por kW de potência. A carga térmica é o calor que precisa ser removido, então dividimos por esse fator.

Por que esta fórmula: A potência é o trabalho por unidade de tempo. No refrigerador, o trabalho consumido é a carga térmica dividida pelo COP, pois o COP é justamente a razão entre o calor removido e o trabalho gasto.

P=QfCOPP = \frac{Q_f}{COP}

De onde vem cada valor: QfQ_f = enunciado: 4,47 kW · COPCOP = passo 1: 29,8

P=4,4729,8=0,15 kWP = \frac{4{,}47}{29{,}8} = \boxed{0{,}15\ \text{kW}}
NÃO CAIA NESSA!

Usar a fórmula do rendimento de máquina térmica (η = 1 - T_f/T_q) em vez do COP. Isso daria um valor absurdo de potência, fora das alternativas.

Resposta: 0,15 kW — alternativa A

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