Füüsika

Kuidas külmikud töötavad? (jätkub)


Termodünaamilised protsessid

Lühidalt - populaarsete külmikute töö põhineb soojusülekande protsessil külmast soojaallikast. See protsess ei ole siiski spontaanne: selle ülekandmiseks on vaja välist energiat, mis toimub töö vormis. Selguse huvides on külmik sügavkülmik ja kuumallikas kondensaator (seda nimetatakse ka radiaatoriks).

Nüüd analüüsime termodünaamilisi tsükleid, mis toimuvad külmiku töötamise ajal. Selleks kaaluge allolevat joonist.

See graafik tähistab PV-diagrammi abil tsüklit, mis on jagatud viieks protsessiks. Ilmselt on see tsüklite idealiseerimine, kuna näiteks võimalikke energiakadusid ei ole ette nähtud.

Vaatame, mis juhtub tsükli igas etapis.

* 1 - 2: adiabaatiline kokkusurumine

Vedeliku rõhu suurendamisega vähendab kompressor mahtu. Kuna see protsess toimub väga kiiresti, nii et energiakaod on minimaalsed, võime seda pidada adiabaatiliseks protsessiks. Kompressori tehtud töö vastutab vedeliku sisemise energia suurendamise ja sellest tulenevalt selle temperatuuri tõstmise eest.

* 2 - 3: isobariline jahutus

Vedelik hakkab soojuse kujul energiat kaotama ja kuna kompressor hoiab rõhku kõrgel ja konstantsel, väheneb maht ja temperatuur.

* 3 - 4: kondenseerumine

Ikka kondensaatoris ja kõrge rõhu all kaotab vedelik soojuse näol veel natuke energiat. Seetõttu väheneb vedeliku maht ja temperatuur veelgi ning see muutub gaasilisest olekust vedelikuks. Oluline on see, et seni oli vedelik gaasilises olekus.

* 4 - 5: adiabaatiline laienemine

Kõrge rõhu all voolab vedelik läbi kapillaartoru ja toru väljalaskeavas see laieneb. Kuna see laienemine toimub väga kiiresti, nii et vedelik vahetab naabruskonnaga väikest kogust energiat (soojuse kujul), võime seda protsessi pidada adiabaatiliseks. Kuid vedeliku rõhk ja temperatuur vähenevad ning osa sellest aurustub. Seega ilmub vedelik toru väljalaskeava juures vedelikutilkadena, mis on suspendeeritud madalal rõhul aurus. Märkus: Kapillaartoru madal rõhk on kompressori töö tagajärg, mis tõmbab vooluringi sellest osast gaasilise vedeliku, et see tihendada kondensaatorisse.

* 5 - 1: isobariba aurumine

Aurustis aurustuvad madala ja püsiva rõhu korral ülejäänud tilgad, neelates sügavkülmikust energiat (soojuse kujul). Aurustist väljumisel on vedelik täielikult gaasilises olekus ja madala rõhu all, voolab kompressorisse ja kordab tsüklit.