Máquinas frigoríficas

Em nossos estudos, vimos que máquina térmica é todo dispositivo que converte constantemente calor em trabalho útil, usando um fluido, chamado de fluido de trabalho, que sofre transformações cíclicas entre duas temperaturas que permanecem constantes. Dessa forma, em uma máquina térmica, a fonte quente e a fonte fria são sistemas que trocam calor sem que suas temperaturas variem, em pequenos intervalos de tempos.

Da mesma forma que nos deparamos com máquinas térmicas em nosso cotidiano, também nos deparamos com as máquinas frigoríficas (ou bombas de calor). Exemplos: geladeiras, freezers e refrigeradores. Nessas máquinas, o fluido de trabalho é submetido a um ciclo de sentido anti-horário, dessa forma ele retira certa quantidade de calor (Q₂) da fonte fria; e cede calor (Q₁) para a fonte quente. Sabemos que essa agem de calor da fonte fria para a fonte quente não é espontânea, pois ela é realizada através de um trabalho externo. Sendo assim, não viola o enunciado de Clausius da segunda lei da termodinâmica.

Só para lembrar, o enunciado de Clausius diz que é impossível construir um dispositivo que, operando em um ciclo termodinâmico, converta totalmente o calor recebido em trabalho.

O diagrama apresentado na figura abaixo representa esquematicamente uma máquina frigorífica na qual ocorre conversão de trabalho em calor.

Uma geladeira doméstica, por exemplo, é uma máquina frigorífica na qual a fonte fria é o congelador, a fonte quente é o meio ambiente e o trabalho é realizado pelo compressor.

A eficiência (e) de uma máquina frigorífica é a relação entre a quantidade de calor retirada da fonte fria (Q2) e o trabalho externo (T) necessário para essa transferência. Então:

Por Domiciano Marques
Graduado em Física