Koelkast automaat. Hoe werkt een koelmachine?

In onze studies zagen we dat thermische machine is elk apparaat dat constant warmte omzet in nuttig werk, met behulp van een vloeistof, genaamd a werkvloeistof, die cyclische transformaties ondergaat tussen twee temperaturen die overblijven constanten. In een thermische machine zijn de warme bron en de koude bron dus systemen die warmte uitwisselen zonder hun temperatuur te veranderen, in kleine tijdsintervallen.

Op dezelfde manier waarop we thermische machines in ons dagelijks leven tegenkomen, komen we ook tegen koelkastmachines (of warmtepompen). Voorbeelden: koelkasten, vriezers en koelkasten. In deze machines wordt de werkvloeistof onderworpen aan een cyclus tegen de klok in, dus het verwijdert een bepaalde hoeveelheid warmte (Q₂) uit de koude bron; en geeft warmte af (Q₁) naar de hete bron. We weten dat deze overdracht van warmte van de koude bron naar de hete bron niet spontaan is, omdat het wordt uitgevoerd door extern werk. Daarom is het niet in strijd met Clausius' verklaring van de tweede wet van de thermodynamica.

Niet stoppen nu... Er is meer na de reclame ;)

Gewoon om te onthouden, de Verklaring van Clausius zegt dat het onmogelijk is om een ​​apparaat te bouwen dat, werkend op een thermodynamische cyclus, de ontvangen warmte volledig omzet in arbeid.

Het diagram in onderstaande figuur geeft schematisch een koelmachine weer waarin arbeid wordt omgezet in warmte.

Een huishoudelijke koelkast is bijvoorbeeld een koelmachine waarin de koude bron de vriezer is, de warme bron de omgeving en het werk wordt uitgevoerd door de compressor.

DE efficiëntie (e) van een koelmachine is de relatie tussen de hoeveelheid warmte die uit de koude bron (Q2) wordt afgevoerd en de externe arbeid (T) die nodig is voor deze overdracht. Dan:

Door Domitiano Marques
Afgestudeerd in natuurkunde

Wil je naar deze tekst verwijzen in een school- of academisch werk? Kijken:

SILVA, Domitiano Correa Marques da. "Koelmachines"; Brazilië School. Beschikbaar in: https://brasilescola.uol.com.br/fisica/maquinas-frigorificas.htm. Betreden op 27 juni 2021.