Física do funcionamento dos refrigeradores

Refrigeradores são dispositivos que utilizam trabalho para retirar calor de materiais do seu interior, rejeitando-o para o ambiente. Isso significa que retiram calor de uma fonte fria e repassam-no para uma fonte quente. Esses aparelhos são muito utilizados no nosso cotidiano. Alguns exemplos são a geladeira, ar-condicionado e freezer.

Como o funcionamento dos refrigeradores é viável se o calor tende a fluir naturalmente do corpo mais quente para o mais frio? Para que o refrigerador funcione, é necessário que seja realizado trabalho sobre ele, o que é feito pelo compressor.

O funcionamento dos refrigeradores baseia-se em três princípios:

• O calor transfere-se dos corpos mais quentes para os mais frios;

• A pressão é proporcional à temperatura. Assim, ao reduzir a pressão, também se reduz a temperatura;

• A evaporação de um líquido retira calor de um corpo. É o que sentimos, por exemplo, quando o álcool evapora sobre a nossa pele.

Veja no esquema abaixo como ocorre a refrigeração a partir da utilização do fluido refrigerante:

• Um refrigerador, na parte de trás, possui alguns tubos onde está inserida uma substância, no estado líquido e em alta pressão, denominada fluido refrigerante. Assim que ela passa por um pequeno orifício, vaporiza-se e expande-se. Essa etapa baseia-se na Lei de Boyle-Mariotte, que afirma que, quando um gás passa por uma redução de pressão, ele sofre uma redução de temperatura;

• A partir daí, o gás resfria-se drasticamente e circula em uma serpentina, que está dentro da câmara de refrigeração. O gás agora se encontra a uma temperatura extremamente baixa, o que possibilita que ele absorva o calor, resfriando o ambiente;

• Após receber o calor, o gás continua a circular nos tubos e passa pela compressão, onde é submetido a uma altíssima pressão, o que faz com que sua temperatura aumente e ele volte ao estado líquido. Nessa etapa, é realizado trabalho sobre o gás;

• Depois, o gás passa por outra serpentina, cedendo calor para o ambiente externo do refrigerador. É por isso que, atrás de uma geladeira, a temperatura sempre é elevada;

• O processo repete-se por várias vezes.

A principal utilização dos refrigeradores é para a conservação de alimentos, mas nem sempre foi assim. Estima-se que a primeira geladeira foi criada em 1856, por uma fábrica australiana de cerveja para manter baixa a temperatura dos produtos, a partir do princípio da compressão de vapor.

Com a finalidade de conservar alimentos, em 1854, foi feito um sistema refrigerador para a indústria de carnes, em um frigorífico de Chicago. Logo em seguida, em 1866, um aperfeiçoamento da invenção permitiu também a refrigeração de legumes.

Mas a geladeira de uso doméstico somente foi inventada em 1913, chamada inicialmente de Domelre, nome que foi substituído por Kelvinator posteriormente.