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Funktionsweise des Kühlschranks als Umkehrung des Carnot\'schen Kreisprozess
Geschichte:
-Kompressionskühlschrank am häufigstens verwendet
->arbeitet auch mit Druckänderung
Kompressorkühlschrank:
-Prinizip:
-Flüßigkeit nimmt Wärme auf, wenn sich diese in Gas umwandelt (Aggregatszustandsänderung)
-> kühleres System zurückgelassen
-Wärme geht von warmeren auf kühlere Körper über
Funktion:
-Kältemittel (meistens FCKW) unter Hochdruck aus Speicherbehälter
-durch Kondensator zu Gas
-in Spiralen des Verdampfers nimmt Kältemittel Wärme auf
=Kühlung des Innenraum des Kühlschrankes
-Gas mit niedrigen Druck - in Kompressor
-komprimiertes Gas -> p^,T^
-mit hohen Druck in Verflüssiger
-Luftkühlung
-Wärme an Außenluft
->zu Flüßigkeit
=>Kühlschrank gibt warme Luft ab
-Kältemittel für erneuten Kühlungsvorgnag in Speicherbehälter
-Thermostat steuert Kompressor
->konst. T im Kühlschrank
vereinfachtes Prinzip:
Ziel:
Transport der Wärmemenge von Kühlschrankinneren nach außen
=>Kühlung
Problem: Lufttemperatur außen größer als Lufttemp. innen
2. Haupsatz der Thermodynamik: Wärme geht niemals von selbst von einem kalten
Körper auf einem warmen Körper über
-> so also nicht möglich
->muss Temperatur umwandeln
-p * V
T
Lösungsansatz:
->muss T(Kältemittel) im Kühlschrank kälter als T(Kühlschrank)
->und T(Kältemittel) außerhalb wärmer als T(Umgebung)
=> damit 2. Hauptsatz anwendbar
Lösung:
-durch adiabatische Kompression = Druckerhöhung, Temperaturerhöhung, Volumenverkleinerung
-> Möglichkeit T von Kältemittel höher als Umgebungstemp. zu bringen
=> Einsatz von Kompressor
-durch adiabatische Expansion = Druckverringerung, Volumenvergrößerung, Temperaturverringerung
->Möglichkeit T(Kältemittel) geringer als T des Kühlschrankes
=>Einsatz Drosselventil
-bei isothermer Expansion/ Kompression kann dann Wärme auf/abgegeben werden
-> V-p Diagramm
Wirkungserhöhung
-> Verdampfer/Verflüssiger mit eingebaut
-> Nutzen das Verdampfungs- bzw Kondensationswärme konstant für gewisse Zeit
-von flüssig zu gasförmig -> Wärme notwendig
-> nimmt die vom Kühlschrank
= Kühlung
-von Gas zu Flüssigkeit -> Wärme abgegeben
-> zur Luftkühlung brauchbar
Wirkungsgrad:
->kommt darauf an möglichst große Wärmemenge Q bei der Kühltemperatur aufzunehmen
=> Wirkungsgrad hK ist definiert Q1 pro aufgewendeter Arbeit
hK : = Q 2 W
Leistungszahl:
eK : = T2
T1 - T2
=> Maschine arbeitet umso wirtschaftlicher, je kleiner Temperaturdifferenz von
T = T(1) - T(2)
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