Fysik

Hur fungerar kylskåp? (Fortsättning)


Termodynamiska processer

I ett nötskal baseras driften av populära kylskåp på en process för värmeöverföring från en kall källa till en varm källa. Men denna process är inte spontan: det krävs en mängd extern energi, som sker i form av arbete, för att denna överföring ska vara möjlig. För tydlighetens skull är den kalla källan frysen och den heta källan är kondensorn (även kallad kylaren).

Vi kommer nu att analysera de termodynamiska cyklerna som uppstår under drift av kylskåpet. För detta ska du ta hänsyn till figuren nedan.

Denna graf representerar cykeln involverad med ett PV-diagram, uppdelat i fem processer. Uppenbarligen är detta idealiseringen av cykler, eftersom inga möjliga energiförluster förutses, till exempel.

Låt oss titta på vad som händer i varje steg i cykeln.

* 1 - 2: adiabatisk komprimering

Genom att öka vätsketrycket minskar kompressorn volymen. Eftersom denna process sker mycket snabbt, så att energiförlusterna är minimala, kan vi betrakta det som en adiabatisk process. Arbetet som kompressorn utför är ansvarigt för att öka fluidens inre energi och följaktligen för att höja temperaturen.

* 2 - 3: isobarisk kylning

Vätskan börjar tappa energi i form av värme, och när kompressorn håller trycket högt och konstant, minskar volymen och temperaturen.

* 3 - 4: kondens

Fortfarande i kondensorn och under högt tryck förlorar vätskan lite mer energi i form av värme. På grund av detta minskar vätskans volym och temperatur ytterligare och den förändras från gasformigt till vätska. Det är viktigt att vätskan hittills var i gasformigt tillstånd.

* 4 - 5: adiabatisk expansion

Under högt tryck strömmar vätska genom kapillärröret och vid rörets utlopp expanderar det. Eftersom denna expansion sker mycket snabbt, så att vätskan utbyter en liten mängd energi (i form av värme) med grannskapet, kan vi betrakta processen som adiabatisk. Emellertid minskar vätskans tryck och temperatur och en del av den förångas. Vid rörets utlopp visas sålunda vätskedroppar upphängda i ånga vid lågt tryck. Obs: Kapillärrörets låga tryck är en effekt av kompressordrift som drar gasformig vätska från denna del av kretsen för att komprimera den i kondensorn.

* 5 - 1: Isobarisk förångning

I förångaren, under lågt och konstant tryck, förångas de återstående dropparna och absorberar energi (som värme) från frysen. När förångaren lämnas är vätskan helt i gasformigt tillstånd och vid lågt tryck, flödar in i kompressorn och upprepar cykeln.