Termodinâmica - Ufcd 1276 conteúdos

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Temperatura 
A unidade SI da temperatura é o Kelvin. 
O zero Kelvin é a temperatura mais baixa onde é possível a existência de vida. 
Zero Kelvin são -273,15 graus Celsius. Os 273,15ºC correspondem á temperatura onde começa 
a existência de vida. 
0K = -273,15 ºC 
0ºC = 273,15 K 
1ºC = 274, 15 K 
2ºC = 275,15 K 
-1ºC = 272,15 K 
-2ºC = 271,15 K 
E assim sucessivamente… 
Sendo a matemática a linguagem do nosso meio técnico e físico, por exemplo para se 
determinar ou calcular potências, velocidades, pesos, rendimentos, temperaturas, existiu a 
necessidade de se “criar” uma escala onde apenas existem valores absolutos, ou seja a escala 
Kelvin. Porque: 
( ) 
 
( ) 
 2ºC = 275,15 K 
Ação 20-TRC 04- NS 
Modalidade EFA-NS 
Área de 
competência chave 
Técnico/a de Refrigeração e Climatização 
UFCD 1276 
Conteúdo Refrigeração 
Tema Termometria e Calorimetria 
 
 
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-2ºC = 271,15 K 
 
( ) 
 
( ) 
Como uma temperatura de 2ºC não é o mesmo que -2ºC, para determinados cálculos 
matemáticos que nos levam a determinadas soluções para o nosso meio técnico e físico, 
existiu por isso a necessidade de se utilizar uma escala onde apenas existem valores absolutos, 
a Kelvin. 
 
Potência versus Energia 
A energia é em Joules 
A potência em Watts 
A potência é a energia em ordem ao tempo. 
Ou seja 1 Watt = 1Joule/1segundo 
Imaginem uma lâmpada incandescente com 50 watts, coloco a lâmpada, ligo o interruptor, a 
corrente eléctrica percorre o fio condutor até chegar à lâmpada, quando chega a mesma 
origina iluminação. A iluminação é o resultado final, é a potência, ou seja é a utilização da 
energia (energia eléctrica) ao longo do tempo. 
Por isso uma potência é apenas a utilização da energia em Joules ao longo do tempo em 
segundos. 
1 Watt = 1Joule/1segundo 
1 kWatt = 1kJoule/1segundo 
1kWatt = 1000 Watt; 1kW = 1000 W 
1kJoule = 1000 Joule; 1kJ = 1000 J 
Agora é o calor, mas vamos fazer um intervalo de 10 minutos/15 minutos. Até já!!! 
 
 
 
 
 
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Calor 
A unidade do calor ou energia térmica é o Joule. 
A Termodinâmica é uma área da Física que estuda os fluxos de calor. A palavra 
Termodinâmica, significa calor em movimento, ou seja Termo significa calor e dinâmica 
significa movimento, logo calor em movimento. 
O calor vai sempre das fontes mais quentes para as fontes mais frias, por exemplo numa casa, 
no Verão entra Calor, porque o exterior tem uma temperatura superior e no inverno sai calor 
porque o exterior tem uma temperatura inferior. 
Numa câmara frigorífica, para se calcular a potência frigorífica ou por outras palavras a 
potência do evaporador, tem de se estudar os fluxos de calor existentes, ou seja tem de se 
estudar todo o calor que entra na câmara, seja através das paredes, teto e piso, seja através 
dos produtos que são conservados no seu interior, seja através da ocupação que a câmara 
possui, pela sua utilização (operadores, iluminação, o ar que entra quando a porta á aberta, 
empilhador eléctrico utilizado para o transporte dos produtos). 
Ou seja para se descobrir a potência do evaporador em kW mínima necessária para aquela 
câmara temos de estudar os ganhos de calor da mesma. 
Até porque a função do evaporador é retirar calor! 
Que Calor? 
O calor que entra na câmara. 
Na termodinâmica, na física não existe o conceito de frio. Não significa que o frio não exista, 
óbvio que existe, mas o frio é apenas uma ausência de calor. 
Ou seja apenas existe fluxos de calor, a sensação de frio é apenas uma ausência deste. 
Porque será que no Inverno temos a necessidade de vestir roupa, quando no Verão não existe 
essa necessidade, apenas o fazemos por uma questão cultural. 
A roupa funciona como isolamento, ou seja o calor que sentimos é nosso, gerado pela 
máquina térmica mais perfeita, o nosso corpo, a roupa apenas isola esse calor, ou por outras 
palavras impossibilita a saída total deste. Por isso no nosso mundo físico, não existe frio, 
apenas fluxos de calor. Tudo é calor em movimento. 
Apesar da unidade SI do Calor ser o Joule, na Refrigeração utiliza-se também outra unidade 
para o descrever, a caloria. 
1 caloria = 4,18 Joules, 1cal= 4,18J 
1kilocaloria = 4,18 kJoules, 1kcal = 4,18kJ 
 
 
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NOTA: 
Diferença entre Calor Sensível e Calor Latente 
Calor sensível – calor que está associado a uma aumento ou diminuição de temperatura. 
Calor latente – calor que está associado a uma mudança de estado. 
Por exemplo: 
Uma panela de água à temperatura ambiente (18ºC) é colocada ao lume, numa primeira fase a 
água no estado líquido aumenta a sua temperatura dos 18ºC até aos 100ºC (Calor Sensível), a 
água no estado líquido não aumenta mais que os 100ºC (ponto de ebulição), caso a panela de 
água continue ao lume, numa segunda fase o calor que continua a ser transferido não irá servir 
para o aumento da temperatura da água, mas irá servir para a sua mudança de estado (Calor 
Latente), porque a temperatura de ebulição da água á pressão atmosférica são os 100ºC, após 
esta temperatura todo o calor transferido será para a mudança de estado da água de liquido 
para gasoso (vapor de água). 
No circuito frigorífico também existe o conceito de calor sensível e calor latente, porque o 
fluido frigorigéneo (gás), sofre alterações de temperatura e de estado. 
Na climatização também existe o conceito de calor sensível e calor latente, porque o ar sofre 
alterações de temperatura e de estado (no caso da mudança de estado refiro-me ás moléculas 
de água presentes no ar, que estão directamente ligadas á humidade presente no mesmo). 
Observação: 
Dá se o nome de fluido frigorigéneo ao gás, porque um fluido é tudo o que se encontra no 
estado liquido ou gasoso, tudo o que flui, tudo o que se movimenta e frigorigeneo vem da 
palavra frio, tal como o frigorífico. Ou seja, frigorigeneo é todo o fluido que ebulue a uma 
temperatura inferior á água. 
Por exemplo: 
Molhem um algodão com água e coloquem sobre a vossa pelo, a seguir soprem. Repitam a 
mesma experiência mas agora com álcool etílico. Qual a diferença? 
Provavelmente, a sensação de frio na experiência utilizando o álcool foi superior. Esta 
sensação de frio superior, foi porque como a temperatura de ebulição do álcool é inferior á 
temperatura de ebulição da água, este evaporou mais depressa, e a mudança de estado de 
liquido para gasoso do álcool etílico é que originou a sensação de frio, porque esta mudança 
de estado “roubou” calor latente, o vosso calor latente! 
O álcool etílico é considerado um fluido frigorigeneo, porque a sua temperatura de ebulição é 
inferior á da água. 
 
 
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Calor específico 
A unidade do calor específico é o kJ/kgºc. 
O calor especifico representa a energia (em kJ) que é preciso retirar para diminuir a 
temperatura de 1 kilograma (kg) de fluido em 1 grau celsiu (ºC). Ou por sua vez, representa a 
energia (em kJ) que é preciso ceder para aumentar a temperatura de 1 kilograma (kg) de fluido 
em 1 grau Celsiu (ºC). 
Por exemplo: 
O calor específico da água são 4,18 kJ/kgºC (valor constante), isto significa que para aumentar 
em um grau Celsiu, um kilograma de água temos de transferir (ceder) 4,18 kiloJoules de calor. 
Ou pelo contrário, significa que para diminuir em um grau Celsiu, um kilograma de água temos 
de retirar 4,18 kiloJoules de calor. 
O calor específico do ar são 1,005 kJ/kgºC (valor constante), isto significa que para aumentar 
em um grau Celsiu, um kilograma de ar temos de transferir (ceder) 1,005 kiloJoules de calor. 
Ou pelo contrário, significa que para diminuir em um grau Celsiu, um kilograma de ar temos de 
retirar 1,005 kiloJoules de calor. 
Sendo o ar o veículo para na climatização, para climatizar os espaços. Sendo a água o veículo 
para nos sistemas de climatização (Chillers), ir até outros equipamentos terminais (Ventilo 
convectores ou fain coil) fazerpermuta térmica com o ar para o aquecer ou arrefecer. É 
importante o seu estudo. 
Para além de que também é importante o seu estudo para o fluido frigorigeneo utilizado nos 
circuitos frigoríficos de câmaras, frigoríficos, arcas, Chillers. Porque o objectivo é que os fluidos 
frigorigéneos tenham capacidade de absorver e transferir calor. Um circuito frigorifico numa 
câmara frigorifica consegue cumprir o seu objectivo final, manter uma determinada 
temperatura de conservação e/ou congelação porque o gás que passa no evaporador absorve 
o calor presente no ar e o gás que passa no condensador dissipa o seu calor para o exterior. 
Pressão 
A unidade SI da Pressão é o Pascal. 
1 Bar = 100 000 Pascal, 1 Bar = 100 000 Pa 
1 kiloPascal = 1000 Pascal, 1 kPa = 1000 Pa 
1 MegaPascal = 1000 000 Pascal, 1 MPa = 1000 000 Pa 
 
 
 
 
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Circuito Frigorífico Ideal 
O circuito frigorifico tem como objectivo arrefecer um determinado espaço. O mesmo 
consegue arrefecer o espaço através da permuta térmica entre o fluido frigorigeneo que 
circula neste e o ar. 
O circuito frigorífico é constituído essencialmente pelo compressor, condensador, evaporador 
e dispositivo de expansão. 
A função do evaporador é retirar calor. A função do condensador é dissipar o calor. A função 
do compressor é movimentar o gás (fluido frigorigeneo). A função do dispositivo de expansão 
é controlar o caudal. 
O fluido frigorigeneo chega ao evaporador em baixa pressão no estado liquido com algumas 
moléculas de vapor, porque quando este chega ao evaporador começa logo o processo de 
mudança de estado. O Evaporador retira o calor do ar, porque este calor é transferido para o 
fluido frigorigeneo que nele circula, este calor será absorvido pelo mesmo e irá contribuir para 
o seu processo de mudança de estado de liquido para o gasoso. 
O compressor aspira o gás em baixa pressão no estado gasoso e descarrega o gás em alta 
pressão no estado gasoso. È através do aumento de pressão de baixa para alta e 
consequentemente o aumento de temperatura que o compressor faz circular o fluido 
frigorigeneo. 
O fluido frigorigeneo chega ao condensador no estado gasoso em alta pressão. O condensador 
é colocado no exterior para que o mesmo consiga dissipar o calor do gás, porque o movimento 
do calor será sempre das temperaturas mais altas (gás que circula no condensador) para as 
mais baixas (exterior). È através do calor que o condensador dissipa, transfere para o exterior 
que se realiza a mudança de estado do fluido frigorigeneo de gasoso para liquido. 
O fluido frigorigeneo chega ao dispositivo de expansão no estado liquido em alta pressão. O 
dispositivo de expansão pode ser uma válvula de expansão ou um tubo capilar. O dispositivo 
de expansão controla o caudal de fluido frigorigeneo através do processo de laminagem, faz a 
quebra de pressão, de modo a que o fluido frigorigeneo esteja nas condições certas em 
pressão e temperatura para entrar no evaporador e começar logo o processo de mudança de 
estado neste, ou seja de liquido para gasoso, para assim cumprir a função do evaporador, ou 
seja retirar o calor do espaço. 
Numa primeira fase irei considerar o circuito frigorifico como sendo ideal, ou seja teórico, não 
existem perdas. No circuito frigorífico ideal considera-se que o compressor tem um 
rendimento de 100%, ou seja é um compressor ideal, não tem perdas e não existe 
sobreaquecimento nem subarrefecimento. 
O diagrama de Mollier é o diagrama onde se representa o circuito frigorífico da instalação, 
com o objectivo de caracterizar as propriedades do fluido frigorigeneo em qualquer ponto do 
 
 
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circuito, de modo a saber de acordo com a temperatura da câmara e com a temperatura 
exterior, qual a alta e a baixa pressão, qual as temperaturas á entrada e saída do compressor, 
qual as potências mínimas necessárias para o evaporador, condensador e compressor e qual a 
eficiência da instalação (COP). Cada fluido frigorigeneo (gás) tem o ser respectivo diagrama. 
 
 
 
 
 
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