Princípios da Termodinâmica 13

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Refrigeradores 
Robson Santos 
santosarobson@gmail.com 
Refrigeradores 
Máquina térmica que funciona ao contrário 
 
 
O calor é retirado do interior do refrigerador (reservatório frio) e calor 
é liberado para o ambiente (reservatorio quente) 
Refrigerador 
Refrigerador 
Compressor: Eleva a pressão do gás e 
sua temperatura. 
Condensador: Faz o gás passar para o 
estado líquido ainda em alta pressão. 
Tubo Capilar: Onde pressão e 
temperatura são diminuídas. 
Evaporador: Retorno ao estado 
gasoso, em baixa pressão. Aqui, o GÁS 
FREON recebe calor do interior do 
refrigerador. 
 
 
Refrigeradores e 2ª Lei da 
Termodinâmica 
“É impossível para um refrigerador, operando em 
um ciclo, produzir como único efeito o de retirar 
calor de um corpo frio e liberar a mesma 
quantidade de calor para um corpo quente.” 
Enunciado de Clausius (Refrigeradores) 
 
 
Se tal enunciado não fosse verdade seria possível a 
construção de refrigeradores, ar-condicionado e outras 
máquinas que resfriam sem precisar de uma fonte de 
energia. 
Coeficiente de desempenho 
É a razão entre a quantidade de calor retirada da 
fonte fria (Qf) e o trabalho realizado (W) sobre o 
refrigerador . 
 
𝑪𝑫 =
𝑸𝒇
𝑾
 
 
Quanto maior o CD melhor será o refrigerador. 
A máquina de Carnot 
Sabe-se que é impossível uma máquina térmica 
possuir 100% de rendimento. 
Qual seria seu maior rendimento, então? 
 
Segundo Carnot, a máquina térmica mais 
eficiente é aquela dita reversível. 
“Nenhuma máquina trabalhando entre dois dados reservatórios térmicos pode ser 
mais eficiente que uma máquina reversível trabalhando entre os dois reservatórios. 
Máquinas de processo reversível 
Condições para reversibilidade 
1. Nenhuma energia mecânica é transformada em 
energia térmica interna pelo atrito, por forças 
viscosas ou outras forças dissipadoras; 
2. Energia é transferida na forma de calor apenas 
entre corpos com uma diferença infinitesimal de 
temperatura. 
3. O processo deve ser quase-estático para que o 
sistema esteja sempre ou muito próximo de um 
estado de equilíbrio. 
 
 
 
Rendimento – Ciclo de Carnot 
 
O dito rendimento de Carnot é dado por: 
 
 
𝜀 = 1 −
𝑇𝑓
𝑇𝑞
 
Relação importante: 
𝑇𝑓
𝑇𝑞
=
𝑄𝑓
𝑄𝑞
 
 
Exemplo 
Calcule o rendimento de uma máquina de Carnot que trabalha 
entre as temperaturas de 27 °C e 327 °C. 
Exemplo 
• Uma máquina a vapor trabalha entre um reservatório quente 
100°C e um frio a 0°C. Qual o maior rendimento possível pra essa 
máquina? 
• E se ela funcionar ao contrário, como refrigerador, qual será seu 
maior coeficiente de desempenho? 
Exemplo 
• Você tem meia hora antes de seus convidados chegarem e se dá 
conta, repentinamente, de que esqueceu de comprar gelo para as 
bebidas. Rapidamente você despeja 1 L de água a 10 °C nas 
bandejas de gelo e as coloca no congelador. Você terá gelo 
quando seus convidados chegarem? A etiqueta do refrigerador diz 
que o aparelho tem um coeficiente de desempenho de 5,5 e um 
consumo de energia de 550 W. Você estima que apenas 10% da 
energia elétrica contribua para o resfriamento da água. 
Exemplo 
Determine a perda de trabalho em uma máquina que retira 250 J 
de um reservatório a 50°C, realiza 23 J e libera 227 J para um 
reservatório frio a 10°C? 
Exemplo 
Certa máquina térmica ideal funciona realizando o ciclo de Carnot. 
Em cada ciclo o trabalho útil fornecido pela máquina é 1000J. 
Sendo as temperaturas das fontes térmicas 127ºC e 27 ºC, 
respectivamente determine: 
a) o rendimento da máquina; 
b) a quantidade de calor retirada da fonte quente; 
c) a quantidade de calor rejeitada para a fonte fria.