Принцип действия холодильной машины
Принцип действия холодильной машины состоит в переносе теплоты от холодного тела к более горячему за счёт работы внешнего источника энергии. Поэтому холодильник охлаждает продукты внутри камеры, отдавая полученную от них теплоту в окружающий воздух.
Холодильная машина является разновидностью тепловой машины, но работает в обратном направлении по сравнению с обычным двигателем. В двигателе теплота самопроизвольно переходит от нагревателя к холодильнику, а часть энергии превращается в работу. В холодильной машине внешняя работа заставляет теплоту переходить от холодного тела к горячему.
Энергетический баланс
За один цикл рабочее вещество — хладагент — забирает теплоту из охлаждаемого пространства, затем сжимается компрессором и отдаёт теплоту окружающей среде. Согласно первому закону термодинамики, полученная горячим телом теплота равна сумме отданной холодным телом теплоты и работы компрессора.
Испаритель внутри камеры испаряет хладагент и поглощает теплоту от продуктов. Компрессор сжимает хладагент, после чего в конденсаторе на задней стенке холодильника он отдаёт воздуху теплоту. Поэтому задняя стенка нагревается: в комнату поступает не только теплота продуктов, но и энергия, затраченная компрессором.
Тепловой насос и холодильная машина используют один и тот же принцип переноса теплоты. Различается полезный результат: для холодильника важнее охлаждение холодного тела, а для теплового насоса — нагрев горячего тела. Количественно работу холодильника характеризует холодильный коэффициент.
Почему холодильник нельзя считать устройством, которое просто «уничтожает» теплоту?
Главное
- Холодильная машина переносит теплоту от холодного тела к горячему за счёт внешней работы.
- За цикл выполняется баланс \(Q_\text{гор}=Q_\text{хол}+A\).
- Холодильник охлаждает внутреннюю камеру, но нагревает окружающий воздух.