Refrigeração Aula 3 - 2009

  • Os sistemas físicos que encontramos na Natureza consistem em um agregado de um número muito grande de átomos. A matéria está em um dos três estados: sólido, líquido ou gasoso: Nos sólidos, as posições relativas (distância e orientação) dos átomos ou moléculas são fixas. Nos líquidos as distâncias entre as moléculas são fixas, porém sua orientação relativa varia continuamente.
  • Nos gases, as distâncias entre moléculas, são em geral, muito maiores que as dimensões das mesmas. As forças entre as moléculas são muito fracas e se manifestam principalmente no momento no qual chocam. Por esta razão, os gases são mais fáceis de descrever que os sólidos e que os líquidos. O gás contido em um recipiente, é formado por um número muito grande de moléculas, 6.02·10²³ moléculas em um mol de substância.
  • Quando se tenta descrever um sistema com um número muito grande de partículas resulta difícil (é impossível) descrever o movimento individual de cada componente. Por isto mediremos grandezas que se referem ao conjunto: volume ocupado por uma massa de gás, pressão que exerce o gás sobre as paredes do recipiente e sua temperatura. Estas quantidades físicas são denominadas macroscópicas, no sentido de que não se referem ao movimento individual de cada partícula, e sim do sistema em seu conjunto.
  • Denominamos estado de equilíbrio de um sistema quando as variáveis macroscópicas pressão p, volume V, e temperatura T, não variam. O estado de equilíbrio é dinâmico no sentido de que os constituintes do sistema se movem continuamente. O estado do sistema é representado por um ponto em um diagrama p-V. Podemos levar o sistema desde um estado inicial a outro final através de uma sucessão de estados de equilíbrio.
  • Se denomina equação de estado, a relação que existe entre as variáveis p, V, e T. A equação de estado mais simples é a de um gás ideal pV=nRT, denominada Equação de Clapeyron(foto), onde n representa o número de mols, e R a constante dos gases R=0.082 atm·l/(K mol). Geralmente para fins de cálculos, igualamos n=1 assim teremos uma nova composição da equação de Clapeyron, onde n será desprezível e R=0,082(constante dos Gases). Desta forma(p.V=R.T), podemos calcular as variações da pressão, do volume ou da temperatura do fluido refrigerante.
  • Denominamos energia interna do sistema a soma das energias de todas as suas partículas. Em um gás ideal as moléculas somente tem energia cinética, os choques entre as moléculas são supostos perfeitamente elásticos, a energia interna somente depende da temperatura. Na máquina frigorífica(processo de refrigeração), o sistema recebe trabalho, através de uma energia eletromecânica que comprime o fluido refrigerante e fornece calor em forma de energia.
  • A reação sofrida pelo próprio fluido(endotérmica), absorve toda energia do meio, pois o corpo de maior temperatura cede calor para o corpo de menor temperatura. Desta forma temos um processo cíclico fechado e reversível que acontece pelas variações que o fluido sofre na sua composição molecular, onde levamos em conta a relação variação de temperatura e estado que traduzimos como sendo calor sensível e calor latente.

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