Quando se deseja resfriar materiais ou peças, utiliza-se um radiador - nos computadores, um dissipador ou heatsink
-, uma estrutura metálica que apresenta bom contato com o ar, perdendo
calor com mais eficiência que a superfície original. Essa perda de calor
pode ser acelerada forçando ar sobre o dissipador, e é
isso que os ventiladores fazem dentro dos computadores. Radiadores e
dissipadores aparecem também em amplificadores, geladeiras, aparelhos de
ar condicionado e carros.
Quando o calor é muito grande, ou deseja-se que o sistema seja mais silencioso, é possível usar um circuito de resfriamento
com água, que tem capacidade de absorver bastante calor. Essa água, por
sua vez, também precisa ser resfriada, e é bombeada para um radiador
externo, onde perde calor para o radiador e volta para resfriar o
sistema. Para o circuito de arrefecimento de carros há diversos aditivos no mercado - e é neste ponto que entra a química...
Líquido de arrefecimento
O motor de um carro aquece muito - afinal, a combustão é a base do seu
funcionamento. Para remover o excesso de calor, o motor de um carro é
resfriado por um líquido que circula continuamente, o líquido de
arrefecimento. Esse líquido pode ser água pura, mas há vantagem em
utilizar aditivos que modificam as propriedades dessa água. Isso porque a água pura congela normalmente a 0o C e ferve a 100o C, mas a água com aditivos apresenta temperatura de congelamento mais baixa e de ebulição mais alta.
Mesmo no Brasil, temperaturas de 0o C podem ocorrer à noite,
nas regiões mais altas ou no Sul, e água pura no circuito de
arrefecimento poderia congelar. Por outro lado, em um dia muito quente
(o resfriamento do motor é mais difícil) a água de arrefecimento chega
facilmente a mais de 100o C, exigindo que o sistema trabalhe
em uma temperatura mais alta. (Parte desse efeito é obtido pela
pressurização da água - como em uma panela de pressão, o sistema fechado
da água de arrefecimento também suporta uma pressão extra, que impede
que a água pura ferva abaixo de cerca de 121o C.)
O principal soluto nos líquidos de arrefecimento é o etileno glicol, (1, 2 etanodiol), álcool de fórmula HO-CH2CH2-OH. A sua temperatura de congelamento é de -12,9o C, e a de ebulição é de 197,3o C.
A adição de 50% de etileno glicol à água de arrefecimento faz com que a temperatura de congelamento seja inferior a -33o C - e a de ebulição, superior a 163o C! Mas o que explica essas alterações?
Propriedades coligativas
As expressões usadas para determinar a alteração da temperatura de
congelamento e de ebulição, estudadas em propriedades coligativas, não
servem para calcular a alteração das temperaturas na mistura etileno
glicol-água. Isso não significa que a alteração não seja devida à interação das substâncias, mas acontece que soluções concentradas geralmente fogem das idealizações usadas nas equações simples.
O etileno glicol é capaz de fazer pontes de hidrogênio com a água, o
que resulta em um abaixamento da temperatura de congelamento - pode-se
dizer que a interação dos dois dificulta a "organização" para a formação
de um sólido, o que resulta em um ponto de congelamento que é menor que
o das duas substâncias separadas.
As mesmas pontes de hidrogênio, e a diluição, diminuem a pressão de
vapor da água e fazem com que a temperatura de ebulição seja
intermediária - maior que a da água e menor que a do etileno glicol.
Outras misturas apresentam esse tipo de comportamento, por exemplo, a
mistura álcool-água: destilados com mais de 38% de etanol não congelam
em freezers comuns, exigindo temperaturas inferiores a -20o C.
Outras propriedades dos aditivos para radiador
Geralmente, os aditivos para radiador apresentam a seguinte formulação:
etileno glicol (às vezes chamado de MEG, mono etileno glicol),
anticorrosivos, corante e tensoativos (antiespumante).
Como o circuito interno de refrigeração de um automóvel é feito de
partes metálicas, a presença de água pode ser danosa - com o tempo,
acaba havendo lenta corrosão, o que pode até causar perfurações,
geralmente no radiador.
Os aditivos para radiadores inibem a corrosão, por apresentarem
pequenas quantidades de anticorrosivos: substâncias muito diversas,
desde sulfonatos de sódio e ésteres graxos de sódio ou cálcio até
carboxi-polímeros. Alguns tensoativos têm a função de evitar a formação
de depósitos, enquanto outros têm a função de evitar a formação de
espuma. Finalmente, os corantes são apenas para dar um apelo visual à
mistura, que de outra forma seria incolor.
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