Geladeiras ou Refrigeradores
Objeto de Aprendizagem: Geladeiras ou
Refrigeradores
NOA UFPB
Depois de uma caminhada na praia, de uma volta de bicicleta ou uma partida de
futebol nada melhor do que um belo copo de água gelada para ajudar a refrescar. Mas
como se consegue uma água tão gelada em meio a uma temperatura ambiente? É fácil
lembrar que existe uma máquina que é utilizada para deixar a temperatura da água, do
sorvete e outros alimentos bem abaixo da temperatura ambiente, é a nossa tão conhecida
geladeira ou refrigerador.
Sabemos que a energia térmica é transferida de um corpo de maior temperatura
para outro de menor temperatura. Então como é que colocando alguma coisa dentro de
um refrigerador ele diminui sua temperatura?
Um refrigerador é basicamente uma máquina que utiliza uma substância
refrigerante forçada a realizar um percurso constituído de tubos passando por diversas
regiões. Essas regiões são o compressor, o condensador, o tubo capilar (ou uma válvula
de expansão) e o evaporador.
No caso das geladeiras domésticas a substância utilizada é o freon 12 (CCl2F2) que
possui algumas características especiais: não é combustível, não explode, não apresenta
cheiro, não é tóxico, é barato, baixa temperatura de vaporização (ou de condensação)
com um valor grande para o calor latente, entre outras vantagens. Entretanto, nem tudo é
perfeito, apesar dessas inúmeras
vantagens, o freon 12 é um gás que
agride a camada de ozônio e está
sendo substituído por outros gases
menos poluentes.
Para nosso estudo vamos
considerar
como
substância
refrigeradora o freon 12, e começar
nosso percurso pelo compressor.
O compressor é uma bomba de
sucção que comprime e empurra o
freon através da tubulação. Após ser
comprimido o freon, estando em alta
pressão e elevada temperatura, passa
pelo condensador e se liquefaz ao
liberar calor para o ambiente. O
condensador é a “grade” que ficar atrás da geladeira que algumas pessoas,
erroneamente, colocam roupas ou sapatos para secar. Você pode até conseguir que suas
roupas e sapatos enxutos, no entanto isso dificulta a transferência de calor do freon com o
ambiente fazendo com que o compressor passe mais tempo funcionando, além de gastar
mais energia elétrica além poder danificar o refrigerador.
Continuando seu percurso, depois que sai do compressor o freon está líquido. Ele
passa por um filtro que retira algumas impurezas e segue para um tubo muito fino
chamado de tubo capilar também conhecido por válvula descompressora. Em seguida o
freon sai do tubo capilar e vai para um tubo de diâmetro bem maior que o capilar, onde se
expande rapidamente, evaporando-se. Nesse estágio ele se encontra no evaporador, que
fica na região do congelador. Para passar ao estado gasoso, o freon absorve energia na
forma de calor do congelador e de tudo o que estiver ali dentro. Ao abandonar o
evaporador, o fluido refrigerante chega ao compressor e o ciclo recomeça.
O ar frio em volta do congelador é mais denso que o ar que está na parte inferior
da geladeira, assim o ar frio desce e o ar mais quente sobe, que vai ser resfriado e
repetindo o ciclo. Assim todos os alimentos que estão dentro da geladeira podem se
refrigerados.
Mas então o que aquele professor de física disse com tom de lei: “não é possível
que o calor seja transferido da fonte fria para a fonte quente”, é falsa? Calma lá há um
pequeno detalhe, isso é verdade para processos naturais, espontâneos, no entanto a
geladeira possibilita que seja transferido energia no sentido inverso do natural, da fonte
fria (interior da geladeira) para a fonte quente (ambiente). Você deve lembra que uma
geladeira desligada não consegue “gelar”, então o trabalho realizado pelo compressor é o
responsável pela geladeira inverter o processo natural e isso requer utilização de energia
elétrica.
A geladeira e o freezer possuem o mesmo funcionamento, a diferença é no
tamanho do evaporador que faz com que no freezer atinja-se uma temperatura da ordem
de -20ºC, por isso seu motor compressor é maior que de uma geladeira.
Agora uma curiosidade é possível usar uma geladeira sem eletricidade? A resposta
é sim. Existem geladeiras que funcionam utilizando o aquecimento de uma substância
refrigerante como o hidróxido de amônia. Nesse tipo de refrigerado o compressor é
substituído por uma fonte de calor responsável pelo aquecimento do hidróxido de amônia,
por exemplo, fazendo essa substancia evaporar e condensar enquanto percorre a
tubulação dessa geladeira. E como a tecnologia sempre avança, já é possível construir
refrigeradores utilizam materiais magnetocalóricos que são sólidos e não precisam de
compressores, mas isso é um tema para um próximo estudo...