Até algumas décadas atrás, o frio artificial era empregado quase unicamente na conservação de produtos alimentícios. A principal causa para tanto eram dificuldades de ordem técnica, relacionadas com a geração do frio. Os poucos refrigeradores encontrados nas residências e nas lojas - meros "armários" dotados de isolação térmica - eram alimentados por grandes blocos de gelo, que uma central frigorífica - uma industria de gelo - preparava e distribuía diariamente. Vem daí, aliás, o nome geladeira. Com a paulatina expansão da rede elétrica, entrou em cena o refrigerador movido a eletricidade.
O refrigerador é uma máquina de transferência de calor que capta o calor interno do refrigerador e o põe para fora. Isto se consegue por meio da constante evaporação e condensação do refrigerante. Para que se processe a evaporação, a troca do estado líquido para o gasoso, é preciso calor, que é absorvido dos produtos existentes no refrigerador. A troca oposta, a condensação, expulsa o calor, que é liberado do refrigerante para o exterior do refrigerador.



A segunda lei da termodinâmica postula que, entre dois corpos submetidos a diferentes temperaturas, o calor sempre se transfere do mais quente para o mais frio. O caminho inverso são pode ser percorrido espontaneamente. E é isto, de fato, o que se verifica nos fenômenos naturais que envolvem trocas de calor.
Para promover a operação inversa, isto é, retirar calor de um corpo frio e entregá-lo a um mais quente, é preciso realizar trabalho sobre o sistema. O problema, na verdade, não é difícil; a observação acurada de alguns fenômenos comuns na vida diária ajudam a compreendê-lo.



A transpiração é uma defesa natural do organismo contra as temperaturas que lhe podem ser danosas. O suor contém água; esta, evaporando-se sobre a pele, absorve calor do corpo, reduzindo a temperatura. O mesmo efeito pode ser observado, mais facilmente, umedecendo a pele com álcool.
Não só o álcool e a água, mas qualquer substância, passando de líquido a vapor, retira do meio ambiente o calor necessário a esta transição. E as máquinas destinadas a produzir artificialmente o frio, subtraindo calor de um corpo, ou de um ambiente fechado, são elaboradas para aproveitarem o fenômeno.
As substâncias favoráveis à produção do frio são denominadas fluidos frigoríferos (refrigerante). O amoníaco, um refrigerante altamente adequado, é tóxico. Por isso, foram desenvolvidos outros produtos menos tóxicos como os clorofluorcarbonetos (CFCs) por volta da década de 1930. A partir da década de 1990, os CFCs foram trocados pelos hidroclorofluorcarbonetos (HCFCs) e pelos hidrofluorcarbonetos (HFCs), que são menos prejudiciais à camada de ozônio da Terra.



Um refrigerador compõe-se basicamente de um compartimento fechado, que se quer resfriar, e de um tubo longo, chamado serpentina, dentro do qual circula um gás. A serpentina está ligada a um compressor. Uma parte dela se situa no interior do refrigerador; a outra parte fica em contato com o ambiente externo.
O compressor apresenta um pistão que se move dentro de um cilindro. Ali, o gás é comprimido até liquefazer-se na serpentina externa. À medida que passa ao estado líquido, o vapor desprende calor. Assim, a serpentina externa se aquece e cede esse calor ao ambiente.
Quando a válvula de expansão se abre, o líquido penetra na serpentina interna da geladeira. Por não ser ali comprimido, o líquido passa novamente ao estado de gás, e absorve calor do ambiente interno. A seguir, esse gás é novamente comprimido e o ciclo se repete.
A substância usada no interior das serpentinas deve ser tal que, mesmo à temperatura ambiente, requeira pressões relativamente baixas para passar do estado gasoso ao estado líquido. O CFC, por exemplo, se liqüefaz a 20º C quando comprimido a 5,6 atm.
Os refrigeradores atuais armazenam os alimentos a uma temperatura que vai desde 3ºC até 5ºC. A estas temperaturas, a atividade dos microorganismos responsáveis pela deteriorização dos alimentos torna-se mais lenta, porém não diminui. Os congeladores mantêm uma temperatura por volta de -18ºC. Nestas condições, os microorganismos deixam de se reproduzir e praticamente anula-se qualquer outra atividade, diminuindo de maneira eficaz a deteriorização dos alimentos.



Por que o congelador fica na parte superior do refrigerador?
Colocando o congelador na parte superior, o ar frio, sendo mais denso, desce e troca de lugar continuamente com o ar que se aquece em contato com os alimentos. Forma-se, assim, uma corrente de convecção. A fim de permitir a convecção, as prateleiras do refrigerador são vazadas.
Se o congelador ficasse embaixo, o ar mais frio ficaria concentrado embaixo e não subiria. A troca de calor seria, então, pouco eficiente.



Termostato
No refrigerador, o motor do compressor desliga-se automaticamente quando a temperatura interna de refrigeração atinge o nível selecionado por meio do botão de regulagem. Isso ocorre porque o termostato (dispositivo de controle da temperatura) corta o circuito elétrico, afastando os contatos quando a temperatura previamente selecionada é alcançada pelo sistema de refrigeração. Como existe uma troca de calor entre o refrigerador e o meio circundante, a temperatura sobe, reconectando os contatos do termostato. Quando estes voltam a se ligar, fecham o circuito de alimentação do motor do compressor, e tem início um novo ciclo de refrigeração. O sistema soluciona o problema de manter mais ou menos constante a temperatura interna do refrigerador.

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