Ricerca di fisica sul funzionamento di un frigorifero

Untitled RICERCA DI FISICA SUL FUNZIONAMENTO DEL FRIGORIFERO: SVOLTA DA FEDERICO TORZA. COS'E' UN FRIGORIFERO Il frigorifero, apparecchio che secondo una recente statistica è l'elettrodomestico più diffuso nelle case degli italiani, è una macchina la cui funzione è quella di trasferire il calore da una sorgente a bassa temperatura verso una a temperatura più alta. Tutto ciò è possibile,come vedremo successivamente, grazie all'impiego di una certa quantità di lavoro fornita dall'esterno. FUNZIONAMENTO DI UN FRIGORIFERO Il principio di funzionamento di un frigorifero si basa sul fenomeno dell'espansione Joule-Thomson di un fluido: il fluido, nell'attraversare una strozzatura, si raffredda. Il dispositivo delegato a questo scopo è la cosiddetta valvola di espansione (Fig. 1). Il fluido operatore, detto anche refrigerante, entra nella valvola di espansione ad una pressione che , per esempio, può essere di 8 atm (808 kPa), realizzata grazie ad un compressore elettromeccanico, e ne fuoriesce ad una pressione di poco superiore a quella atmosferica (120 kPa). Nell'espansione il gas si raffredda; la sua temperatura può passare, per esempio, da circa 30 °C a -25 °C. Il fluido freddo entra nell'evaporatore, una serpentina fredda disposta all'interno del frigorifero, dove evapora assorbendo calore dal sistema da raffreddare. Successivamente raggiunge l'ingresso a bassa pressione del compressore. In uscita dal compressore la pressione e la temperatura del fluido crescono. Il fluido caldo attraversa il condensatore, la serpentina calda disposta sulla parete posteriore del frigorifero, e disperde calore nell'ambiente pre-raffreddandosi prima di rientrare nella valvola di espansione. La particolarità di questo tipo di trasformazione ciclica, perché proprio di questa si tratta, è il suo verso: se nel motore ideale a quattro tempi la trasformazione descritta in un piano cartesiano era rigorosamente in senso orario, nel frigorifero sarà invece descritta con il senso antiorario. I seguenti schemi illustrano altre parti del frigorifero: visione generale di un frigorifero IL PROBLEMA DELLO SPRECO DI ENERGIA: Uno dei grandi problemi del frigorifero domestico è il dispendio di energia: proprio l'energia elettrica è infatti quel lavoro esterno di cui si parlava prima necessario per far sì che il ciclo della trasformazione si chiuda. Il classico frigorifero da appartamento è verticale, ovvero ha una forma che ricorda vagamente quella di un semplice armadio; all'interno del frigorifero si posizionano i cibi a seconda della loro temperatura di conservazione: le cibarie che avranno bisogno di una temperatura più bassa andranno posizionate nei ripiani inferiori mentre quelle che non hanno bisogno di temperature molto basse possono anche essere posizionate nelle zone alte dove staziona l'aria più calda(che ha sempre densità minore rispetto a quella fredda). Questa differenza di temperatura causa leggeri moti convettivi all'interno del frigorifero stesso e quando questo viene