Como funcionam os refrigeradores? (continuação)

Processos termodinâmicos

Em poucas palavras, o funcionamento das populares geladeiras baseia-se em um processo de transferência de calor de uma fonte fria para uma fonte quente. No entanto, este processo não é espontâneo: faz-se necessária uma quantidade de energia externa, que ocorre na forma de trabalho, para que esta transferência seja possível. Só para explicitar, a fonte fria é o congelador e a fonte quente é o condensador (também chamado de radiador).

Analisaremos, a partir de agora, os ciclos termodinâmicos que ocorrem durante o funcionamento de um refrigerador. Para isso, consideremos a figura abaixo.

Este gráfico representa o ciclo envolvido por meio de um diagrama PV, dividido em cinco processos. Obviamente, trata-se da idealização dos ciclos, uma vez que não são previstas, por exemplo, possíveis perdas de energia.

Vamos analisar o que ocorre em cada uma das etapas do ciclo.

* 1 - 2: compressão adiabática

Ao aumentar a pressão do fluido, o compressor faz o volume reduzir. Uma vez que este processo ocorre muito rapidamente, de forma que as perdas de energia são ínfimas, podemos considerá-lo como um processo adiabático. O trabalho que o compressor realiza é responsável pelo aumento da energia interna do fluido e, consequentemente, pela elevação de sua temperatura.

* 2 - 3: resfriamento isobárico

O fluido começa a perder energia sob a forma de calor e, como o compressor mantém alta e constante a pressão deste, o volume e a temperatura diminuem.

* 3 - 4: condensação

 Ainda no condensador e sob alta pressão, o fluido perde mais um pouco de energia sob a forma de calor. Por conta disso, o volume e a temperatura do fluido diminuem ainda mais e ele passa do estado gasoso para o líquido. É importante ressaltar que, até aqui, o fluido se encontrava no estado gasoso.

* 4 - 5: expansão adiabática

Sob alta pressão, o fluido atravessa o tubo capilar e, na saída do tubo, ele se expande. Visto que esta expansão ocorre muito depressa, de forma que o fluido troca uma pequena quantidade de energia (sob forma de calor) com a vizinhança, podemos considerar o processo como adiabático. Entretanto, a pressão e a temperatura do fluido diminuem, e parte dele se vaporiza. Assim, na saída do tubo, o fluido se apresenta como gotículas de líquido suspensas em vapor à baixa pressão. Nota: a baixa pressão do tubo capilar é um efeito do funcionamento do compressor, o qual retira fluido no estado gasoso desta parte do circuito para comprimi-lo no condensador.

* 5 - 1: vaporização isobárica

No evaporador, sob pressão baixa e constante, as gotículas restantes são vaporizadas, absorvendo energia (na forma de calor) do congelador. Ao sair do evaporador, o fluido está totalmente no estado gasoso e à pressão baixa, encaminhando-se para o compressor e repetindo o ciclo.