Fizyczne pytanie: "Jak działa lodówka sprężarkowa?"

Na wstępie chemy zaznaczyć, że pytanie nie jest do końca dobrze sformułowane, gdyż lodówka to potoczne określenie niepoprawnie używane w stosunku do chłodziarki (chłodziarkę autor miał oczywiście na myśli). Lodówka to pierwotnie było miejsce wypełnione lodem, gdzie przechowywało się żywność aby się nie zepsuła. Chłodziarka natomiast to maszyna chłodząca, która w izolowanym środowisku wewnętrznym pozwala utrzymać niższą temperaturę niż temperatura otoczenia, dzięki wykorzystywaniu dostarczanej energii elektrycznej do niej, wykonuje ona odwrotny cykl silnika Carnot'a, emitując przy tym ciepło na zewnątrz i oczywiście pobierając energię.
Zaczynamy opis, zaczniemy oczywiście od budowy.
1. Budowa

Powyższy rysunek przedstawia najprostrzy, ideowy schemat budowy chłodziarki sprężarkowej, składa się ona z czterech części, po kolei. Elementem oznaczonym na rysunku jako pierwszy jest skraplacz, jako drugi na rysunku występuje element dławiący (może nim być praktycznie wszystko, co umożliwi warunku przepływu kapilarnego, jednak najczęściej dla prostych, domowych zastosowań jest to po prostu rurka kapilarna), trzeci natomiast to parownik, czwartym elementem, definiującym typ chłodziarki jest sprężarka. Oczywiście w tej chwili nazwy tych części budowy mogą Ci nic nie mówić, dlatego też aby lepiej zrozumieć schemat budowy i działanie tych elementów, trzeba też przeczytać schemat działania.
2. Schemat działania

Schemat działania opiszemy od parownika. Parownik umieszczony jest w środowisku chłodzonym (tam gdzie np. żwyność), wewnątrz parownika znajduje się czynnik chłodniczy (skroplony gaz, najczęściej freon albo amoniak) w niskiej temperaturze i niskim ciśnieniu, dzięki niskiemu ciśnieniu gaz znajdujący się tam zaczyna wrzeć w jeszcze niższej temperaturze niż normalnie. Jak wiemy wrząc taki gaz intensywnie odbiera ciepło, zgodnie ze wzorem Q=mR, gdzie m to masa czynnika chłodzącego a R to stała parowania - która jest bardzo dużą wartością, wiec ciepła odbieranego ze środowiska chłodzonego będzie też dużo.
Czynnik chłodzący już w postaci gazowej zasysany jest i sprężany przez sprężarkę kosztem energii elektrycznej (sprężarka wykonuje pracę).
Znajdując się pod wysokim ciśnieniem wysyłany jest przez sprężarkę do skraplacza, tam znajdując się pod bardzo wysokim już ciśnieniem skrapla się, zgodnie z przemianami fazowymi, oddając przy tym duże ilości ciepła (zgodnie z wcześniej przytoczynym wzorem, tyle tylko, że teraz oddaje ciepło), dlatego też chłodziarka ogrzewa pomieszczenie w którym się znajduje. Temperatura czynnika chłodzącego jest teraz wyższa niż otoczenia.
Ciekły już gaz pod wysokim ciśnieniem trafia do elementu dławiącego i przechodząc przez niego (zakładamy, że jest to rurka kapilarna) dzięki przepływowi kapilarnemu traci energię na skutek tarcia, wytraca wysokie ciśnienie oraz schładza się ze względu na przepływ kapilarny oraz z powodu odparowywania części czynnika chłodzącego.
Następnie trafia do parownika w postaci mieszaniny gazu i cieczy, tam cały cykl powtarza się.

Jeżeli są jakieś pytania, zapraszamy do komentowania.