Question

В тепловом двигателе за счёт количества теплоты, полученного от нагревателя, совершается механическая работа. Количество теплоты самопроизвольно переходит от более нагретых тел к менее нагретым. А что происходит в холодильнике? Кипящий при низкой температуре фреон получает энергию от стенок камеры холодильника и находящихся в ней продуктов. Продукты охлаждаются. Количество теплоты передаётся в окружающий холодильник воздух, имеющий более высокую температуру, чем в камере холодильника. Это означает, что количество теплоты передаётся от менее нагретых тел к более нагретым. Как вы думаете, почему?

Answer 1

В холодильнике количество теплоты передается от менее нагретых тел к более нагретым, однако происходит этот переход не самопроизвольно, а за счет внешнего источника энергии. При этом также происходит передача количества теплоты от холодильника к окружающему воздуху.

Answer 2

В холодильнике происходит обратный процесс по сравнению с тепловым двигателем. Он работает на основе принципа теплового насоса, который позволяет переносить тепло от низкотемпературной среды (внутри холодильника) к высокотемпературной среде (в окружающей среде). Это возможно благодаря использованию рабочего вещества, такого как фреон.

Процесс работы холодильника основан на цикле Карно, который включает следующие этапы:

1. Сжатие: Компрессор в холодильнике сжимает рабочее вещество (фреон), повышая его давление и температуру. Это требует внешней энергии, которая обычно поступает от электрического источника.

2. Отвод тепла: Фреон, находящийся в высокотемпературном и высокодавлении состоянии, передает тепло окружающей среде через конденсатор. Здесь фреон охлаждается и конденсируется, отдавая тепло окружающей среде, которая имеет более высокую температуру.

3. Расширение: Охлажденный фреон проходит через устройство расширения (капилляр или клапан), где его давление снижается, и он становится холоднее.

4. Поглощение тепла: Холодный фреон проходит через испаритель, где он поглощает тепло изнутри холодильника и охлаждает продукты. В этом процессе количество теплоты передается от менее нагретых тел (продуктов и внутренней среды холодильника) к более нагретым телам (фреону).

Таким образом, холодильник обеспечивает охлаждение внутри камеры, передавая количество теплоты от более низкотемпературного рабочего вещества (фреона) к более высокотемпературной окружающей среде. Это позволяет поддерживать низкую температуру внутри холодильника, в то время как окружающая среда имеет более высокую температуру.