Dziedzic-Kocurek, Katarzyna

Polish

Jagiellonian Univeristy Repository

10 Neutrino 245	 	 W	 wyszukiwarce	 internetowej	 wpisz	 hasło	 „test	 na	 daltonizm”	 i	 samodzielnie	sprawdź,	czy	masz	wadę	wzroku.6	 	Dalton	John	(1766–1844),	wybitny	fizyk	i	chemik	angielski.7	 	Nazwa	pochodzi	z	łaciny:	additio	–	dodawanie.Lodówki i klimatyzatory – żeby chłodzić muszą grzaćŻycie	 bez	 używania	 lodówek	 byłoby	 bardzo	 utrudnione.	 Lodówki	 służą	 do	przechowywania	żywności,	która	w	temperaturze	pokojowej	ulega	szybkiemu	zepsuciu	 przede	wszystkim	 ze	względu	 na	 obecność	 bakterii,	 których	 nam-nażaniu	sprzyja	wysoka	temperatura.	Na	przykład	bakterie	mlekowe	nie	po-zwoliłyby	przetrwać	świeżemu	mleku	na	blacie	kuchennym	nawet	kilku	godzin	(choć	z	drugiej	strony	dzięki	nim	stosunkowo	szybko	możemy	otrzymać	inny	produkt	mleczny,	czyli	zsiadłe	mleko).Już	Wikingowie	używali	lodówek	–	przechowywali	żywność	w	głębokich,	wy-łożonych	lodem	i	zasypanych	ziemią	dołach.	Rzeczywiście	lód,	ze	względu	na	swoje	fizykochemiczne	właściwości,	a	zwłaszcza	duże	ciepło	 topnienia,	pełni	rolę	substancji	pochłaniającej	energię	cieplną	i	był	używany	do	chłodzenia	po-żywienia	(stąd	pochodzi	słowo	lodówka).	Jeszcze	po	II	wojnie	światowej	były	w	użyciu	lodówki	z	wkładem	z	lodu.	Lód	był	w	mieście	przez	całe	lato	rozwożony	przez	wozaków.	Magazynowany	w	do-łach	i	ziemiankach.	Rosjanie	na	Zimową	Olimpiadę	2014	magazynowali	śnieg	w	dolinie	przez	dwa	lata.	Był	on	pokryty	specjalną	„kołderką”.11Neutrino 24Chłodzenie	może	odbywać	się	również	przez	odparowanie.	Podczas	upalnej	pogody	pocimy	się.	Następnie	pot	paruje,	co	powoduje	obniżenie	temperatury	powierzchni	 naszego	 ciała.	 Układ,	 w	 którym	 następuje	 odparowanie	 cieczy,	ochładza	 się.	W	 czasie	parowania	 z	układu	pobierane	 jest	 ciepło,	 które	wy-korzystywane	jest	na	zmianę	stanu	skupienia	cieczy	(tzw.	ciepło	parowania).	Beduini	na	pustyni	mają	w	swoich	bukłakach	chłodną	wodę	–	jakim	sposobem?	Bukłaki,	które	najczęściej	wykonane	są	ze	skóry	zwierzęcej,	są	wilgotne	z	ze-wnątrz.	Ta	warstwa	wody	odparowując	pobiera	energię	od	wody	pozostającej	w	bukłaku,	co	powoduje,	że	ta	ciągle	jest	ochładzana.	Starzy	harcerze	pamię-tają	aluminiowe	manierki	w	futerale	z	filcu.	Filc	był	wilgotny	i	parująca	z	niego	woda	chłodziła	zawartość.Rys.	1.	Przykładowa	manierka(źródło:	http://pl.wikipedia.org/wiki/Plik:Manierka.JPG)Pierwsze	lodówki	przemysłowe	zostały	skonstruowane	w	XIX	w.	dla	browa-rów	w	USA	i	Niemczech,	a	pierwsze	lodówki	dla	gospodarstw	domowych	po-jawiły	się	na	początku	XX	w.	Obniżają	one	temperaturę	kosztem	dostarczonej	pracy.	W	 domowych	 lodówkach	 pracę	 wykonuje	 sprężarka	 zasilana	 prądem	elektrycznym,	 która	 znajduje	 się	 na	 tylnej,	 zewnętrznej	 ścianie	 urządzenia.	Dzięki	pracy	sprężarki	energia	wewnętrzna	powietrza	w	lodówce	jest	wydalana	na	 zewnątrz,	 czyli	 jest	 oddawana	 otoczeniu.	Dlatego	 „plecy”	 lodówki	 grzeją	i	z	tego	powodu	lodówka	musi	stać	odsunięta	od	ściany	pomieszczenia.Przepływ ciepła zachodzi spontanicznie między dwoma stykającymi się ciałami o różnych temperaturach – od ciała cieplejszego do zim-niejszego.12 Neutrino 24Tyle	 samo	 ciepła	wypływa	 od	 ciała	 cieplejszego,	 ile	wpływa	do	 chłodniej-szego.	Proces, w którym ciepło miałoby wypływać od ciała chłod-niejszego o niższej temperaturze do ciała cieplejszego nie zachodzi spontanicznie. Musi zostać wykonana praca!	 O	 tym	mówi	 II	 zasada	termodynamiki.Ilość	ciepła	wyprowadzana	z	ciała	chłodniejszego	nie	jest	równa	ilości	cie-pła	doprowadzanego	do	ciała	cieplejszego.	Ta	ilość	ciepła	odprowadzanego	do	ciała	zewnętrznego	–	w	przypadku	lodówki:	na	zewnątrz,	do	otoczenia,	jest	większa	o	pracę	wykonaną	przez	sprężarkę.	Jakie zadanie wykonuje sprężarkaZadaniem	sprężarki	jest	zwiększanie	ciśnienia	(sprężanie)	substancji	chłodzą-cej	 –	 gazu,	 który	 krąży	w	 specjalnych	 rurkach.	 Efektem	gwałtownego	 pod-noszenia	 ciśnienia	 jest	 wzrost	 temperatury	 sprężanego	 gazu.	 Najprostszym	przykładem	takiego	sprężania	gazu	jest	energiczne	pompowanie	koła	pompką	rowerową	(zaobserwuj	to	zjawisko	przy	najbliższej	okazji).	Gdy	przepływajacy	w	rurkach	gaz	dociera	do	wnętrza	lodówki,	podlega	on	nagłemu	rozprężeniu,	co	powoduje	obniżenie	jego	temperatury	i	gaz	pochłania	ciepło	przechowywa-nych	w	lodówce	produktów.	O	tym,	że	rozprężany	gwałtownie	gaz	zmniejsza	temperaturę	(tzw.	rozprężanie	adiabatyczne)	łatwo	się	samemu	przekonać,	np.	po	odkręceniu	wentylka	przy	kole	rowerowym	następuje	ochłodzenie	wentylka.Lodówka	 chłodzi	 dzięki	 wytwarzanej	 przez	 sprężarkę	 różnicy	 ciśnień	 po-między	gazem	krążącym	w	rurkach	na	zewnątrz	(wysokie	ciśnienie	 i	wyższa	temperatura)	i	wewnątrz	(niskie	ciśnienie	i	niższa	temperatura)	lodówki.	Trans-port	ciepła	–	z	wnętrza	na	zewnątrz	lodówki	–	nie	może	być	wykonany	bez	po-niesienia	kosztów.	Ten	koszt	ponosi	sprężarka	wykonując	pracę	mechaniczną	kosztem	prądu	elektrycznego.	W jakim celu w lodówkach są termostatyAby	ustawić	temperaturę	w	lodówce	stosuje	się	urządzenie	zwane	termosta-tem.	Czujnik	 ten	steruje	agregatem,	czyli	 „silnikiem”	 lodówki,	obejmującym	cały	zespół	chłodzący	–	sprężarkę,	parownik,	rurki	 itp.	Termostat	uruchamia	agregat,	gdy	temperatura	w	lodówce	podniesie	się	powyżej	ustalonej	wcześniej	wartości.	Gdy	temperatura	we	wnętrzu	lodówki	spadnie	poniżej	ustalonej	tem-peratury	–	agregat	się	wyłącza.	Otwarte	drzwi	lodówki	powodują,	że	termostat	„czuje”	ciągle	zbyt	wysoką	temperaturę	i	zmusza	agregat	do	pracy.	Praca	agre-gatu,	a	zwłaszcza	sprężarki,	powoduje	charakterystyczne	buczenie,	zwłaszcza	dla	starszych	modeli	lodówek.13Neutrino 24Nasza	strefa	klimatyczna	nie	zmusza	nas	do	ciągłego	stosowania	klimaty-zatorów,	ale	ostatnie	upalne	lata	coraz	częściej	zachęcają	nas	do	korzystania	z	tego	wynalazku.	Klimatyzator	działa	na	tej	samej	zasadzie,	co	lodówka.	Nie	dmuchamy	zatem	do	wnętrza	chłodnym	powietrzem	z	zewnątrz	(tak	działają	nawiewy),	 tylko	 zabieramy	 ciepło	 z	 gorącego	 powietrza	wypełniającego	 po-mieszczenie.	Zbiornikiem	o	niższej	temperaturze	jest	ochładzane	pomieszcze-nie,	 a	 zbiornikiem	o	wyższej	 temperaturze	powietrze	na	 zewnątrz	budynku.	Substancja	 chłodząca	w	 rurkach	klimatyzatora	 chłodzi	 otaczające	go	powie-trze,	a	pochłaniane	przez	nią	ciepło	jest	transportowane	na	zewnątrz.	Ponow-nie	mamy	do	czynienia	z	etapem	„niechcianego”	ogrzewania.	Ale	nie	przejmu-jemy	się	tym;	to	zewnętrze	się	grzeje.	Cykl	pracy,	podobnie	jak	w	lodówkach,	podtrzymywany	jest	przez	sprężarkę	zasilaną	prądem	elektrycznym.	W	klima-tyzatorach	zainstalowany	jest	wentylator,	który	zwiększa	przepływ	powietrza	wokół	przewodów	z	substancją	chłodzącą	i	stąd	może	pojawiać	się	złudny	efekt	nawiewania	chłodnego	powietrza	z	zewnątrz.Rys.	2.	Klimatyzacja	samochodowa(źródło:	http://www.proauto.com.pl/attachments/Image/schemat_klima_3.jpg)Istnieją	modele	lodówek	pracujące	bez	sprężarek,	które	nie	mają	tak	roz-budowanego	mechanizmu	chłodzącego,	tym	samym	pracują	ciszej.	Można	je	również	zasilać	przez	USB.	Chłodzą	one	na	zasadzie	zupełnie	 innego	efektu,	w	 którym	 zmiana	 temperatury	 zależy	 od	 kierunku	 przepływu	 prądu	w	 spe-cjalnie	skonstruowanym	termoelektrycznym	złączu	półprzewodników	lub	prze-wodników.	„Cuda”	te	mają	jednak	jedną	wadę	–	są	dużo	mniej	efektywne	od	tradycyjnych	lodówek.Chłodziarka sprężarkowaNajprostszy	układ	chłodniczy	(rys.	3)	składa	się	z	następujących	elementów:1.	 skraplacza,2.	 elementu	dławiącego	(w	urządzeniach	domowych	rolę	tę	pełni	rurka	ka-pilarna),3.	 parownika.4.	 sprężarki.14 Neutrino 24Rys.	3.	Schemat	układu	chłodniczegoW	parowniku,	który	jest	umiejscowiony	w	środowisku	chłodzonym,	panuje	niskie	ciśnienie,	więc	i	niska	temperatura.	Znajdujący	się	tam	czynnik	chłod-niczy	wrze,	intensywnie	odbierając	ciepło.	Następnie	jest	zasysany	i	sprężany	przez	sprężarkę,	po	czym	trafia	do	skraplacza,	gdzie	pod	wysokim	ciśnieniem	ulega	skropleniu.	Ciekły	czynnik	o	temperaturze	wyższej	od	temperatury	oto-czenia	trafia	do	elementu	dławiącego,	ponieważ	jego	ciśnienie	musi	zostać	ob-niżone	do	ciśnienia	panującego	w	parowniku.	Podczas	dławienia	część	czynni-ka	chłodniczego	odparowuje	powodując	spadek	temperatury	pozostałej	cieczy.	Zimna	mieszanina	cieczowo-parowa	trafia	do	parownika	i	cykl	się	powtarza.K.D-K

Lodówki i klimatyzatory : żeby chłodzić muszą grzać

https://ruj.uj.edu.pl/xmlui/bitstream/handle/item/247728/dziedzic-kocurek_lodowki_i_klimatyzatory_zeby_chlodzic_musza_grzac_2014.pdf?sequence=1&isAllowed=y

Lodówki i klimatyzatory : żeby chłodzić muszą grzać

Abstract

Similar works

Full text

Available Versions

Jagiellonian Univeristy Repository