Fluído refrigerante em aparelhos de refrigeração

9 de setembro, 2013 às 20:28 | Postado em Gás e vapor, Máquinas térmicas, Mudanças de estado da matéria, Termologia, termodinâmica

Prezado Prof. Lang,

Tenho buscado compreender o funcionamento dos refrigeradores (compressor, válvula etc.) e tenho me questionado bastante a fim de entender por que o freon (fluido refrigerante) precisa passar por tantas mudanças de estado físico em um só ciclo, na máquina.

Li, por exemplo, que “… quando uma substância passa de líquido a vapor sua capacidade de absorver é muito grande”. Não entendi isso muito bem e gostaria de saber também por que no estado líquido, nas serpentinas da geladeira, libera-se melhor o calor para o ambiente. Att

A mudança de fase, a passagem do estado líquido para o estado gasoso (vapor), usualmente requer que grande quantidade de energia seja absorvida pela substância que vaporiza. 

Vou exemplificar com o caso da água. Se um grama de água é vaporizada a quantidade de energia absorvida neste processo é mais de 500 vezes a quantidade de energia para aumentar 1 grau Célsius a temperatura de um grama da água liquida. Desta forma a vaporização é muito eficiente para absorver energia das coisas ao redor da substância vaporizada e desta forma baixando a temperatura. Veja por exemplo: Ventilador borrifador de água baixa a temperatura ambiente?

Mantemos a temperatura do nosso corpo em níveis adequados, mesmo quando o ambiente entorno está aquecido, por intermédio da evaporação da água que estava no nosso corpo, em nossa pele. Assim, a água ao vaporizar (evaporar) absorve energia do corpo baixando um pouco nossa temperatura.

Quando um grama de vapor é liquefeito esta massa deve ceder a mesma quantidade de energia para o entorno.

Em um refrigerador existe uma etapa em que a substância refrigerante (por exemplo o freon) que se encontra no estado líquido, ao passar por um válvula de descompressão, vaporiza absorvendo grandes quantidades de energia do entorno, fazendo com que a temperatura baixe. Em outra etapa o vapor de freon é comprimido de forma adiabática, se liquefazendo,  exportando energia para fora dele, aquecendo o entorno. A etapa da vaporização acontece dentro do refrigerador, ocasionando o abaixamento da temperatura interna. A etapa de liquefação do vapor acontece fora do refrigerador, no radiador externo, lançando calor no ambiente externo. O balanço final é que calor sai de dentro do refrigerador e é lançado para fora através do radiador externo ao refrigerador, portanto, lançado no ambiente externo.

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