UFU 2016/2
Em um refrigerador, o fluido refrigerante passa por processos termodinâmicos que permitem que o calor seja removido de um ambiente à baixa temperatura e levado para outro de temperatura maior. Nesse processo, ora o trabalho é realizado sobre o fluido refrigerante, ora é ele que realiza trabalho sobre o meio.
Esquematicamente, as etapas de tais processos são representadas a seguir.
Nesse ciclo, ocorrem uma expansão adiabática e uma compressão adiabática, respectivamente, entre:
4 e 1; 2 e 3.
4 e 1; 1 e 2.
3 e 4; 1 e 2.
2 e 3; 3 e 4.
Resolução
Em um ciclo de refrigeração ideal (ciclo de Carnot reverso) o fluido refrigerante percorre quatro transformações sucessivas:
- 1 → 2 – Compressão adiabática: o compressor realiza trabalho sobre o gás, aumentando sua pressão e temperatura sem troca de calor (Q = 0).
- 2 → 3 – Condensação isoterma/isobárica (ambiente quente): o fluido, agora quente, cede calor ao ambiente de maior temperatura.
- 3 → 4 – Expansão adiabática: o fluido se expande (válvula de expansão ou turbina), sua pressão e temperatura caem sem troca de calor (Q = 0).
- 4 → 1 – Vaporização isoterma/isobárica (ambiente frio): o fluido absorve calor do interior do refrigerador.
No esquema apresentado na questão, essas quatro etapas aparecem em sentido horário. Seguindo as setas, observa-se:
- Trecho 1 → 2: setas para cima indicam o trabalho feito sobre o fluido (compressor) → compressão adiabática.
- Trecho 2 → 3: setas horizontais dirigidas ao ambiente quente → rejeição de calor (condensação isoterma).
- Trecho 3 → 4: setas para baixo indicam que o fluido realiza trabalho enquanto se expande → expansão adiabática.
- Trecho 4 → 1: setas horizontais voltadas ao ambiente frio → absorção de calor (evaporação isoterma).
Portanto,
• Expansão adiabática: entre 3 e 4.
• Compressão adiabática: entre 1 e 2.
Essas correspondências aparecem apenas na alternativa C.
Dicas
Erros Comuns
Conceitos-chave
- Ciclo de Carnot reverso: modelo ideal de geladeira. Consiste em 2 transformações adiabáticas (Q = 0) intercaladas por 2 transformações isotérmicas (troca de calor).
- Compressão adiabática: aumento de pressão e temperatura do fluido sem troca de calor; ocorre no compressor (trabalho sobre o sistema).
- Expansão adiabática: queda de pressão e temperatura sem troca de calor; ocorre na válvula de expansão ou turbina (trabalho realizado pelo sistema).
- Isotérmica/isobárica: transformação a temperatura (ou pressão) constante em que há troca de calor com as fontes quente (condensador) ou fria (evaporador).
