Re: Come funziona il frigo?

From: Elio Fabri <mc8827_at_mclink.it>
Date: Mon, 22 Aug 2005 20:34:03 +0200

Fip ha scritto:
> Si', secondo me sei un po' OT,
Francamente mi riesce difficile pensare un argomento piu' IT di questo...
Basterebbe pensare a chi ha inventato il frigorifero: se non lo sai,
e' stato William Thomson, piu' conosciuto come Lord Kelvin: uno dei
maggiori fisici dell'800, e uno dei fondatori della termodinamica.

> comunque, molto banalmente, un apparecchio che raffredda basa il suo
> funzionamento sul fatto che se con una pompa si comprime o decomprime
> un gas chiuso in una scatola ben chiusa, che non permetta all'aria
> esterna di entrare o uscire(le serpentine dei frigoriferi), lo si pu�
> far variare di temperatura.
> ...
La tua spiegazione e' corretta molto all'ingrosso, ma trascura un
fatto importante e credo si possa spiegare un po' piu' in dettaglio
senza dire niente di difficile.

Cominciamo col dire che nei frigoriferi domestici quello che circola
non e' propriamente un gas: ma un vapore che passa dallo stato liquido
a quello gassoso: questo perche' in ytal modo si ottegono scambi di
calore molto piu' intensi.
In passato era molto usato il freon, della classe dei
clorofluorocarburi, che poi sono stati proibiti quando si e' scoperto
che facevano male allo strato stratosferico di ozono.
Oggi sono sostituiti da non so piu' che cosa...

Comunque seguiamo il nostro fluido all'interno dell'apparato. questo
consiste in sostanza di un lungo tubo, che in parte corre all'esterno
del frigorifero (e' il serpentino nero che si vede dietro) e in parte
dentro, a contatto con la camera refrigerata.
Ci sono poi opportune valvole e una pompa.

Il fluido viene compresso (portato a pressione relativamente alta)
dalla pompa, nella porzione esterna. In questa fase di compressione
passa allo stato liquido e libera calore, che viene smaltito nel
serpentino. Basta toccarlo per capire.
Attraverso una valvola il liquido si espande (non "decomprime", per
favore...) nella regione interna, dove la pressione e' molto minore.
Torna quindi allo stato gassoso, e nel far cio' assorbe calore dalla
camera interna.

Per ragioni generali (secondo principio della termodinamica, anche
questo dovuto a Kelvin) il calore assorbito nella parte fredda e'
necessariamente minore di quello ceduto all'esterno caldo. La
differenza di energia viene fornita come lavoro meccanico dalla ponpa
(senza contare le perdite per attrito ecc.

Un condizionatore funziona esattamente allo stesso modo, solo che in
questo caso noi siamo _dentro_ il frigorifero :)

Ci sono poi i condizionatori invertibili, che diventano "pompe di
calore". In questo caso la parte fredda e' l'ambiente esterno, quella
calda e' la stanza da riscaldare.
Il guadagno energetico di una pompa di calore rispetto a una stufa
elettrica e' notevole, perche' nel caso della stufa tutta l'energia va
in calore per riscaldare l'ambiente, mentre nella pompa di calore a
questa si aggiunge l'energia assorbita dall'ambiente esterno, che puo'
essere parecchia di piu'.
       

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Elio Fabri
Dip. di Fisica - Univ. di Pisa
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Received on Mon Aug 22 2005 - 20:34:03 CEST