Artigos sobre máquinas de refrigeração
Um refrigerador é uma máquina térmica que funciona ao contrário. Assim, uma máquina térmica retira calor de uma região de baixa temperatura e o rejeita para uma região de alta temperatura. Para que esse processo ocorra, a máquina deve realizar trabalho. No entanto, o calor flui naturalmente apenas de uma região de alta temperatura para uma região de baixa temperatura. O calor não pode fluir espontaneamente de uma região de baixa temperatura para uma região de alta temperatura. Isso está de acordo com o enunciado de Clausius discutido anteriormente. Para o processo que ocorre em um refrigerador, o enunciado de Clausius pode ser escrito da seguinte forma:
É impossível para uma máquina de refrigeração (que funciona em ciclo) transferir calor de um local de baixa temperatura para um local de alta temperatura sem realizar trabalho ( Segunda lei da termodinâmica – enunciado de Clausius).
O texto em itálico é uma formulação especial da segunda lei da termodinâmica. Essa formulação se aplica somente a máquinas de refrigeração. O processo de transformação da energia e transferência de calor é chamado de termodinâmica.energia em 
A máquina de refrigeração tem a aparência do diagrama abaixo.
A máquina realiza trabalho (W) para retirar calor de um local de baixa temperatura (Q L ) e liberar esse calor para um local de alta temperatura (Q H ). Com base na conservação de energia, pode-se concluir que Q L + W = Q H.
Se o termo eficiência é usado em motores térmicos, então em máquinas de refrigeração usa-se o termo coeficiente de desempenho (KK). O coeficiente de desempenho (KK) de uma máquina de refrigeração é a razão entre o calor transferido de um local de baixa temperatura (Q<sub> L</sub> ) e o trabalho (W) realizado para transferir esse calor. Matematicamente, isso pode ser escrito da seguinte forma:
Se você quiser expressar o coeficiente de desempenho de uma máquina de refrigeração em porcentagem, basta multiplicar esta equação por 100%. O coeficiente de desempenho de uma máquina de refrigeração ideal (coeficiente de desempenho de Carnot de uma máquina de refrigeração) é:
Existem diversos aparelhos de refrigeração que usamos com frequência, incluindo geladeiras, condicionadores de ar (AC) e bombas de calor.
Frigorífico
Condensador = converte vapor em líquido, compressor = comprime. As serpentinas de resfriamento geralmente estão localizadas dentro da geladeira, enquanto as serpentinas do condensador estão localizadas do lado de fora (na parte traseira da geladeira).
Dentro das serpentinas encontra-se um fluido em equilíbrio de fases (existindo nos estados líquido e vapor). Esse fluido é conhecido como refrigerante. O refrigerante comumente usado no passado era o freon. O freon não é mais usado hoje em dia porque sua liberação pode danificar a camada de ozônio.
O motor do compressor (acionado por eletricidade) aspira o fluido refrigerante (em forma de vapor) e o comprime adiabaticamente. Devido à compressão adiabática, a temperatura do vapor aumenta. Com o aumento da temperatura, a pressão do vapor também aumenta. A diferença de temperatura entre o compressor (alta temperatura) e o condensador (baixa temperatura) faz com que o vapor em alta temperatura e alta pressão flua através das serpentinas do condensador localizadas na parte traseira do refrigerador.
A temperatura do vapor é superior à do ar circundante, portanto, ao passar pela serpentina do condensador, o vapor libera calor para o ar. Ao ser condensado, o vapor esfria e se transforma em líquido. Ao passar pela válvula de expansão, o fluido refrigerante, agora líquido, expande-se adiabaticamente. Essa expansão adiabática faz com que o líquido esfrie (sua temperatura diminui). O líquido frio circula pelas serpentinas dentro do refrigerador. Como o líquido nas serpentinas está mais frio que o ar dentro do refrigerador, ele absorve calor até se transformar em vapor (o líquido absorve calor dentro do refrigerador). O fluido refrigerante, agora vaporizado, é aspirado pelo compressor e comprimido adiabaticamente. E assim por diante… (o processo se repete). Como o calor dentro do refrigerador se transfere para o líquido nas serpentinas, o refrigerador esfria.
AC (ar condicionado)
Embora o design do aparelho seja diferente, o princípio básico de funcionamento de um ar-condicionado é semelhante ao de uma geladeira. Nesse caso, a geladeira é o ambiente. Normalmente, as serpentinas de resfriamento ficam dentro do ambiente, enquanto as serpentinas do condensador ficam do lado de fora. Atrás das serpentinas do condensador, há um ventilador. A função do ventilador é simplesmente regular a circulação do ar e soprar o ar quente das serpentinas do condensador, acelerando assim a transferência de calor entre as serpentinas do condensador e o ar ambiente. Por outro lado, atrás das serpentinas de resfriamento, há um soprador. Sua função é semelhante à do ventilador. Enquanto o ventilador sopra o ar quente das serpentinas do condensador para fora, direcionando o calor para o ar ambiente, o soprador sopra o ar quente das serpentinas de resfriamento para dentro, espalhando ar frio por todo o ambiente.
Bomba de calor
As bombas de calor são normalmente usadas em invernos rigorosos. O princípio de funcionamento de uma bomba de calor é semelhante ao de um refrigerador. A diferença é que um refrigerador é um aparelho usado para resfriar um ambiente, enquanto uma bomba de calor é usada para aquecê-lo. Enquanto um refrigerador realiza trabalho para absorver calor do ambiente (QL ) e liberá-lo para o exterior (QH ) , uma bomba de calor absorve calor do exterior (QL ) e o libera para dentro do ambiente (QH ) . O calor adicional faz com que o ambiente fique mais quente. Quando chega o verão, a bomba de calor pode ser revertida para funcionar como um ar-condicionado (AC).
