A termodinâmica estuda as transformações de energia e as leis que regem essas transformações. A primeira lei da termodinâmica afirma que a energia não pode ser criada ou destruída, apenas transformada. O refrigerador funciona em ciclos termodinâmicos, retirando calor do interior e cedendo-o ao ambiente externo.

1. A termodinâmica é uma área da física que estuda as leis
que regem as relações entre as diferentes formas de
energia e a transformação de um tipo de energia em
outro. A termodinâmica causou importantes impactos
no avanço da tecnologia e, portanto, no
desenvolvimento da civilização.
Trabalho de Física - Termodinâmica
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2. A primeira lei da termodinâmica, também conhecida
como a lei de conservação de energia, nada mais é
que o princípio da conservação de energia. Essa lei diz
que “matéria e energia não podem ser criadas ou
destruídas, somente transformadas”. Pode ser
aplicado em qualquer processo em que a energia de
um sistema é trocado com o meio externo na forma
de calor e trabalho.
1ª Lei da Termodinâmica
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3. A variação de energia interna ΔU de um sistema é igual a
diferença entre o calor Q trocado com o meio externo e o
trabalho t por ele realizado durante uma transformação.
1ª Lei da Termodinâmica
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4. Podemos concluir que o calor fornecido
ao sistema foi transformado na variação
de energia interna e na realização de
trabalho.
1ª Lei da Termodinâmica
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5. A segunda lei da termodinâmica se aplica as
transformações feitas pelas máquinas térmicas
como, por exemplo, o motor de uma geladeira.
Essa lei nega a existência do fenômeno de
transformação de energia térmica em energia
cinética, que permitiria converter a energia do meio
aquecido para a execução de um movimento.
2ª Lei da Termodinâmica
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6. Em uma expansão, a variação de volume é positiva e
portanto o trabalho realizado é positivo. Como o
trabalho representa uma transferência de energia, o
gás ao se expandir, está perdendo energia, embora
esteja também recebendo sob forma de calor da
fonte térmica.
2ª Lei da Termodinâmica
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7. Para que um sistema realize conversões de calor em
trabalho, ele deve realizar ciclos entre uma fonte
quente e fria, isso de forma contínua. A cada ciclo é
retirada uma quantidade de calor da fonte quente, que
é parcialmente convertida em trabalho e a quantidade
de calor restante é rejeitada para a fonte fria.
2ª Lei da Termodinâmica
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8. O trabalho realizado em uma transformação termodinâmica depende não só do
estado inicial e final, como também dos estados intermediários, isto é, do
caminho entre os estados inicial e final.
2ª Lei da Termodinâmica
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9. Hoje, muitas máquinas que fazem parte do nosso dia-
a-dia operam segundo princípios termodinâmicos
(automóvel, geladeira, caldeira, freezer, ar-
condicionado, etc.).
A geladeira funciona em ciclos, usando um gás
refrigerante num circuito fechado. Assim, o gás
circula permanentemente, sem perdas.
Termodinâmica no dia-a-dia: O
refrigerador como máquina térmica
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10. As principais partes de uma geladeira doméstica são:
compressor, condensador, válvula descompressora e
evaporador. O compressor é movido por um motor
elétrico. Ele tem a função de aumentar a pressão e a
temperatura do gás refrigerante, o fazendo circular
pela tubulação interna do aparelho.
O refrigerador como máquina
térmica
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11. Quando o gás passa pelo condensador, cede calor
para o meio externo, tornando-se líquido. Ao sair do
condensador, um estreitamento da tubulação
provoca uma diminuição da pressão. Assim, o ar
refrigerante, agora líquido e sob baixa pressão, chega
à serpentina do evaporador (que tem diâmetro maior
que o tubo capilar), se vaporiza e, assim, retira calor
de dentro da geladeira.
O refrigerador como máquina
térmica
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12. É importante notar que o evaporador está instalado na
parte superior da geladeira. Assim, o ciclo se reinicia e o
gás refrigerante é puxado outra vez para o compressor.
Podemos verificar que a quantidade de calor cedida para o
meio ambiente através do condensador é igual à
quantidade de calor retirada do interior da geladeira, mais
o trabalho gerado pelo compressor.
Qcondensador = Qcongelador + Tcompressor
O refrigerador como máquina
térmica
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13. Como a compressão é efetuada de maneira
extremamente rápida, podemos considerar que é
uma compressão adiabática. Assim, no processo, a
pressão e a temperatura do gás refrigerante se
elevam.
No condensador, há uma diminuição da temperatura
do gás refrigerante, feita sob pressão
constante, seguida de uma rápida diminuição
isobárica e isotérmica do volume da condensação.
O refrigerador como máquina
térmica
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14. Na válvula, a objetivo é de provocar uma
descompressão adiabática, diminuindo a pressão e
aumentando o volume do gás refrigerante. Por
fim, no evaporador (congelador), o gás troca calor
com o interior da geladeira, em pressão e
temperatura constantes - o que faz com que ele se
expanda conforme vai se vaporizando.
O refrigerador como máquina
térmica
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15. Gráfico do ciclo de refrigeração:
O refrigerador como máquina
térmica
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16. Créditos
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Fontes:
www.educacao.uol.com.br
www.portaldoprofessor.mec.gov.br
www.infoescola.com
www.fisicandoefisquisando.tumblr.c
om
www.brasilescola.com
www.ne10.uol.com.br
Grupo: Leonardo
Cândido, Monaliza Araujo
e Rafaela Silva
Números: 21, 27, 29
Turma: 2001