Diário das pequenas descobertas da vida.
Terça-feira, 5 de Setembro de 2006
Esburacar o frio
Em dias quentes, não há como ir ao frigorífico e beber um copo de água fresca. Em dias frios, não há como não ir às compras, ir ao frigorífico e tirar uma pizza congelada para o jantar. O frigorífico mudou a forma como se vive e se está no Mundo...

O frigorífico é mais um dos milagres científicos de que pouco geralmente se sabe. Como funciona, como surgiu, como realiza um feito que, durante séculos, se julgava completamente impossível e a sua concretização é pouco menos do que um milagre.
(Para mais sobre outros feitos tecnológicos do século XX ver os artigos:
~ Paruola-undae sobre os micro-ondas;
~ Loqui longinquitate sobre os telemóveis;
)

~ Como assim, um «milagre»?! Qual é a grande questão?! Produz frio e mais nada...

Uma das questões que a maioria das pessoas nem pensa nem tem consciência é a de que não existe coisa alguma que possa ser identificado como frio.
Não há frio, há apenas níveis diferentes de calor. Poderá parecer uma simples questão de terminologia (pouco calor=frio, pouco frio=calor) mas não é assim.
Existe de facto «calor», mas não existe «frio».

Este questão foi já abordada em Está calor aqui: o «calor» é a medida da agitação das moléculas que compõem a substância, é a sua energia. Podem estar muito agitadas ou pouco agitadas (e o «muito» e o «pouco» são adjectivos subjectivos), o que corresponde a «mais calor» ou «menos calor».

O calor é assim uma forma de energia e, como tal, não pode ser criada nem destruída. Só se pode transferir energia (ou transformá-la noutro tipo de energia) e, por isso, igualmente só se pode transferir calor de um local para o outro. O calor é sempre transferido do corpo mais «quente» para o corpo «menos quente» até que ambos os corpos se encontrem à mesma temperatura e, nessa altura, a transferência de calor pára. E se é possível produzir calor, transformando alguma outra forma de energia em calor (a fricção é uma das mais comuns no quotidiano), o frio não se consegue produzir, pois isso equivale a destruir energia, o que é impossível. A única coisa que se pode fazer é aproximar um corpo com menos energia calórica e esperar que a transferência se realize e ambos os corpos fiquem à temperatura média dos dois (Se um estiver a 30º C e o outro estiver a 10º C, após a transferência, que não é imediata, poderão ficar ambos a 20º C, sendo o resultado verdadeiro dependente das características físicas dos dois corpos envolvidos, mas sempre entre as temperaturas dos dois. Agradeço a «.» pela chamada de atenção sobre a exactidão deste ponto ;) ). Por isso, durante muitos anos, a ideia de «produzir frio» parecia ridícula e a noção de um «frigorífico» mais ainda: para se esfriar algo era necesário ter algo mais frio com o qual transferir calor.

Mas então como é possível explicar o funcionamento de um frigorífico? Está à temperatura ambiente, liga-se à electricidade e, ao fim de algum tempo, está mais frio do que a temperatura ambiente...

Curiosamente um passo fundamental no funcionamento de um frigorífico é a produção de calor. O frio depois não é, de forma alguma, produzido, o calor é que é transferido.
Há mais de um método para se conseguir esta extracção de calor mas os frigoríficos domésticos usam geralmente o Ciclo de Compressão de Vapor.

Neste método, são necessários 4 componentes fundamentais:
~ um compressor;
~ um condensador;
~ uma válvula de expansão;
~ um evaporador;

O ciclo começa pela introdução, no compressor, de um gás. Este é comprimido e as suas moléculas são empurradas na direcção umas das outras. Esse movimento, que aumenta a pressão do gás, aumenta muito a sua temperatura (a energia da compressão é transformada em calor). Sai então do compressor e entra no condensador, onde é condensado num líquido. Em seguida, é conduzido para a válvula de expansão, onde a sua pressão é abruptamente diminuída. Isto leva a que parte do líquido retorne à forma de gás, livre da pressão a que estava e com menos temperatura do que a que tinha quando iniciou o ciclo (e a que está inicialmente no interior do frigorífico). Em seguida, a mistura de líquido e gás é transportada pelos tubos do evaporador. No exterior desses tubos circula o ar quente existente no frigorífico e que é mantido em circulação por uma ventoínha. A temperatura do ar interior do frigorífico é superior à do gás+líquido refrigerador e, pelo mesmo processo de transferência de calor, o líquido existente absorve o calor do ar, transforma-se em gás e o ar do frigorífico é esfriado. O gás regressa então ao compressor e o ciclo recomeça. Em pouco tempo, o ar dentro do frigorífico está mais fresco, porque o seu calor foi transferido para o exterior do frigorífico.

Mais curioso é saber que um processo de refrigeração semelhante a este é conhecido desde o século XVIII (o grande físico auto-didacta Michael Faraday mostrou como se fazia teoricamente e, na Universidade de Gascow, na Escócia, um primeiro protótipo funcional foi demonstrado ainda no mesmo século). Mas só passados dois séculos é que os primeiros dispositivos verdadeiramente eficazes surgiram (a electricidade facilitou muito todo o processo): em 1902 foi inventado o primeiro ar-condicionado (que funcionam por princípios semelhantes aos dos frigoríficos). Num instante, a invenção do frigorífico comercial surgiu.
(O primeiro dispositivo de refrigeração foi instalado, no início do século XX, na mansão de um abastado executivo de uma companhia petrolífera nos EUA).
O primeiro frigorífico vendido comercialmente foi da General Electric, em 1927. Este usava dióxido de enxofre (SO2) como gás refrigerador e muitos dos frigoríficos na altura feitos e vendidos ainda trabalham(!).

O dióxido de enxofre, produzido comercialmente e libertado também em erupções vulcânicas, é um gás (à temperatura ambiente) que provoca irritação nos pulmões, é ainda hoje utilizado como conservante em algumas bebidas alcoólicas e frutas (mantendo artificialmente o seu aspecto mas não impedindo que apodreçam), é utilizado na produção de ácido sulfúrico (H2SO4) e causa a conhecida chuva ácida, destruidora de estátuas e monumentos urbanos.

Após o uso de dióxido de enxofre como gás «refrigerador», foram introduzidos os CloroFluorCarbonos (os conhecidos CFC's) (Fréon é o nome comercial de um dos gases CFC). Estes foram inventados, em 1928, por Thomas Midgley (1889-1944), o engenheiro-mecânico que se tornou químico com desastrosas consequências para o ambiente. Foi Midgley quem introduziu o chumbo na gasolina e que inventou os CFC's.
(Já se falou neste desastroso inventor no artigo Octanas para que te quero</b>)
Da família química dos CFC, para além dos gases usados na refrigeração, contam-se também substâncias como o Teflon (Politetrafluoroetileno), usado nos revestimentos anti-aderentes dos utensílios de cozinha, ou o PVC (Cloreto de polivinil), usado como um plástico de origem não-petrolífera nos tubos onde se alojam os cabos eléctricos domésticos.
Apesar de serem da mesma família, não têm os efeitos sobre o ozono que têm os seus «primos», e não só por serem sólidos à temperatura ambiente. As diferenças químicas, apesar das semellhanças, não produz o mesmo efeito...


Com a descoberta de que os gases CFC's provocavam um grave efeito de estufa e a destruição da camada de ozono (ver o artigo Solares ambusti para os danos provocados pela ausência de ozono na alta atmosfera), no final da década de 1980, foi assinado o Tratado de Montreal, com vista à diminuição da libertação de substâncias que destroem a camada de ozono. Após a consciência internacional da sua periculosidade, os CFC's foram substituídos por outros gases que não provocam a destruição da camada de ozono.
Hoje são utilizados principalmente dois gases não poluentes: o metilpropano - (CH3)2CHCH3 ou o 1,1,1,2-Tetrafluoroetano - CF3CH2F

Buraco no Ozono sobre a Antártida
O Buraco na Camada do Ozono sobre a Antártida, fotografia tirada pela NASA a 6 de Setembro de 2000. Vê-se ainda a ponta sul da América do Sul.
(Ver Magnus Tellus para a origem dos nomes dos continentes).

Para contextualizar a gravidade do problema, relembre-se que a Antártida tem 14 milhões de quilómetros quadrados e que o buraco a ultrapassa largamente: em 2000 tinha mais de 28 milhões de quilómetros quadrados.
A área de Portugal, continental, Açores e Madeira, é de apenas 92 mil e 345 quilómetros quadrados. Cabem 305 «portugais» no buraco antártico.

Não deixa de ser cruelmente trágico que, devido aos esforços humanos para se refrescarem, o efeito tenha sido tão substancial num dos 2 locais da superfície terrestre mais frios, onde há locais onde a temperatura nunca sobe acima dos 30º negativos.


Onde não é preciso refrigeração é onde os efeitos negativos da refrigeração mais se sentem...


Publicado por Mauro Maia às 19:18
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