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Titolo: Come funziona il frigo?

Forse sono un po' OT, forse no. Cmq...
chi mi sa spiegare il principio che permette il funzionamento di 
frigoriferi, freezer, aria condizionata ecc...?
Siamo circondati da questi aggeggi e nessuno (o quasi) ha idea non solo di 
come funzionino, ma nemmeno del principio fisico su cui si basano.
Ciao, Antonio 


Si', secondo me sei un po' OT, comunque, molto banalmente, un apparecchio
che raffredda basa il suo funzionamento sul fatto che se con una pompa si
comprime o decomprime un gas chiuso in una scatola ben chiusa, che non permetta
all'aria esterna di entrare o uscire(le serpentine dei frigoriferi), lo
si può far variare di temperatura.
Se si comprime, questo si scalda, mentre se lo si decomprime, il gas
si raffredda. Questo accade nelle serpentine di tutti gli apparecchi
refrigeranti. Il gas che passa nelle serpentine viene rapidamente decompresso
con una pompa (in pratica il motore del frigo), e si raffredda, raffredando
anche l'ambiente interno del vano del frigo o del congelatore.
Il gas che è contenuto nelle serpentine ovviamente è un tipo di gas
particolarmente adatto a questo scopo, in grado di raggiungere temperature
molto basse.
Tutto il lavoro che fa il motore, comunque, consuma energia, e come tutti
i motori si scalda... ma il calore viene disperso fuori, sul retre del frigo,
di solito, per mezzo di dispositivi simili a serpentine che però funzionano al
contrario: disperdono il calore generato dal motore, in un certo senso,
'estratto' dalla cella frigorifera.

Antonio wrote:

Credo che la domanda che hai fatto si presti a risposte più o meno
dettagliate, a seconda del livello di approfondimento che desideri (o che
sei disposto a sopportare ;) ).
Per restare molto sul generico, un frigorifero è una particolare macchina
termica, che scambia perciò calore e lavoro con l'ambiente. Il frigorifero
è caratterizzato dall'avere una temperatura inferiore a quella
dell'ambiente in cui opera, e di cedere calore ambiente, assorbendo in
compenso lavoro che utilizza per adempiere al suo compito. Frigorifero,
freezer e condizionatore sono macchine (almeno quelli che conosco io!) che
operano in modalità ciclica.
Se qualcuno vuole completare e/o correggere quello che ho scritto...

Antonio ha scritto:

Frigoriferi Trivalenti (quelli dei camper o cmq che possono funzionare 
anche a gas)
http://www.turismoitinerante.com/speciali/frigo.shtml
Frigorifero elettrico a compressore
http://www.science.unitn.it/~fisica1/fisica1/appunti/termo/cap_4/cap_4_4_1.htm
-- 
Saluti
Fizban

 ...
La tua spiegazione e' corretta molto all'ingrosso, ma trascura un
fatto importante e credo si possa spiegare un po' piu' in dettaglio
senza dire niente di difficile.
Cominciamo col dire che nei frigoriferi domestici quello che circola
non e' propriamente un gas: ma un vapore che passa dallo stato liquido
a quello gassoso: questo perche' in ytal modo si ottegono scambi di
calore molto piu' intensi.
In passato era molto usato il freon, della classe dei
clorofluorocarburi, che poi sono stati proibiti quando si e' scoperto
che facevano male allo strato stratosferico di ozono.
Oggi sono sostituiti da non so piu' che cosa...
Comunque seguiamo il nostro fluido all'interno dell'apparato. questo
consiste in sostanza di un lungo tubo, che in parte corre all'esterno
del frigorifero (e' il serpentino nero che si vede dietro) e in parte
dentro, a contatto con la camera refrigerata.
Ci sono poi opportune valvole e una pompa.
Il fluido viene compresso (portato a pressione relativamente alta)
dalla pompa, nella porzione esterna. In questa fase di compressione
passa allo stato liquido e libera calore, che viene smaltito nel
serpentino. Basta toccarlo per capire.
Attraverso una valvola il liquido si espande (non "decomprime", per
favore...) nella regione interna, dove la pressione e' molto minore.
Torna quindi allo stato gassoso, e nel far cio' assorbe calore dalla
camera interna.
Per ragioni generali (secondo principio della termodinamica, anche
questo dovuto a Kelvin) il calore assorbito nella parte fredda e'
necessariamente minore di quello ceduto all'esterno caldo. La
differenza di energia viene fornita come lavoro meccanico dalla ponpa
(senza contare le perdite per attrito ecc.
Un condizionatore funziona esattamente allo stesso modo, solo che in
questo caso noi siamo _dentro_ il frigorifero :)
Ci sono poi i condizionatori invertibili, che diventano "pompe di
calore". In questo caso la parte fredda e' l'ambiente esterno, quella
calda e' la stanza da riscaldare.
Il guadagno energetico di una pompa di calore rispetto a una stufa
elettrica e' notevole, perche' nel caso della stufa tutta l'energia va
in calore per riscaldare l'ambiente, mentre nella pompa di calore a
questa si aggiunge l'energia assorbita dall'ambiente esterno, che puo'
essere parecchia di piu'.
 
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Elio Fabri
Dip. di Fisica - Univ. di Pisa
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