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Titolo: Principio di funzionamento di un frigorifero / condizionatore

Salve, è una mia gran curiosità: ma come funziona un condizionatore ?
Come fa a tirar fuori aria fredda ?
Tralasciando l'aspetto meccanico (il compressore), mi è stato spiegato a
grandi linee che la compressione di un gas (freon) fa salire lo stesso
di temperatura, mentre la su decompressione (di schianto) la fa
abbassare (e poi il ventilatore spinge questo "freddo" fuori).
Ma è davvero così ?
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http://www.annunci.in/Annuncio/14/vendo-Auto-Milano/Hiunday_Coup%C3%A8_1_6.aspx

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http://www.annunci.in/Annuncio/14/vendo-Auto-Milano/Hiunday_Coup%C3%A.
..
La compressione del gas lo riscalda ed il calore viene espulso
all'esterno tramite ventola elettromeccanica. Successivamente il gas
ad alta pressione viene fatto espandere attraverso un piccolo foro in
una camera di grande volume. Per effetto Joule-Thomson
http://it.wikipedia.org/wiki/Effetto_Joule-Thomson
il gas si raffredda bruscamente (questo effetto non si ha sempre in
tutte le condizioni e per tutti i gas, potrebbe non esserci o esserci
riscaldamento invece che raffreddamento, quindi le condizioni ed il
gas vanno scelti bene in fase di progetto). Nella camera di
espansione, dove il gas si raffredda, vengono fatti circolari i tubi
contenenti acqua che proviene dal condizionatore, che quindi si
raffredda. L'acqua cosi' raffreddata viene inviata nello scambiatore
di calore del condizionatore nel quale aria ambiente viene a contatto
con i tubi freddi e cosě raffreddata. L'acqua nei tubi cede calore
all'aria ambiente e quindi si riscalda e viene di nuovo inviata
all'altra unita'/altra sezione del condizionatore (quella che contiene
il gas) ripetendo il ciclo.


http://pcfarina.eng.unipr.it/DispenseArch00/franzini132548/franzini132548.htm
 

 Come fa a tirar fuori aria fredda ?
e' molto semplice, lo puoi fare anche con una pompa di bicicletta :)
comprimi un gas a temp ambiente, che si scalda, riporti il gas alla 
temperatura di partenza (o poco di più), sottraendo calore, fai espandre 
il gas, che si raffredda sotto la temp ambiente
hai un oggetto freddo :)
se fai circolare aria attorno all'oggetto, ottieni aria fredda.
-- 
Ciao!
Andrew McBlues
msn: mcblues78 at 
people.it

 il gas, che si raffredda sotto la temp ambiente
Detto cosi' sembrerebbe che un gas debba *sempre* raffreddarsi in una
espansione, ma questo non e' sempre vero. Sarebbe sempre vero se il
gas nell'espansione compisse lavoro (senza assorbire calore), ma per
farlo dovrebbe espandersi in una camera a volume variabile, tipo
cilindro con pistone e questo non e' conveniente da un punto di vista
costruttivo/economico.

> se fai circolare aria attorno all'oggetto, ottieni aria fredda.
Ma il  calore generato nella compressione
è lo stesso in negativo generato dall'espansione? 


Sarebbe sbagliato parlare di "calore generato", anche se ci fosse uno
scambio di energia termica. Se poi la trasformazione e' adiabatica
tale scambio non c'e' nemmeno.
Comunque, se le trasformazioni sono reversibili ed opposte, l'aumento
di temperatura del gas dovuto alla compressione e' esattamente uguale
alla diminuzione di temperatura dovuta all'espansione (nell'ipotesi
che i parametri, ad esempio i calori specifici a pressione ed a volume
costante, non varino in quel range di temperature, il che e' di solito
sufficientemente vero).
Pero' il punto e' che nel caso di un frigorifero di solito
compressione ed espansione non avvengono nello stesso modo: la
compressione avviene effettuando lavoro meccanico, l'espansione no
(espansione in una camera a volume fisso, attraverso un piccolo foro).

 generato dall'espansione?
Permettetemi di mettere un po' d'ordine...
Intanto chiederei a giambi: ti sei mai chiesto come funziona un
frigorifero?
Un condizionatore e' proprio la stessa cosa, solo che al posto del
latte, della frutta, del formaggio e di tutto il resto ci sei tu :-)
Il frigorifero mantiene freddo un ambiente e butta fuori calore (in
cucina).
Il condizionatore mantiene freddo un ambiente (piu' grande) e butta il
calore fuori della casa.
In termini di energia, il bilancio e' questo:
calore Q sottratto all'ambiente freddo + lavoro L fatto dal compressore
(di regola un motore elettrico) = calore Q' ceduto all'ambiente caldo.
Q + L = Q'
Il rendimento del condizionatore/frigorifero si esprime come rapporto
r = Q/L.
In condizioni ideali, se T e' la temp. (assoluta) dell'ambiente
freddo, T' quella dell'ambiente caldo, sara' Q'/Q = T'/T (teorema di
Carnot) e quindi
r = Q/L = Q/(Q'-Q) = T/(T'-T).
In pratica r sara' minore, non saprei dire quanto nei casi reali.
E ora vediamo il principio di funzionamento.
Intanto, non direi proprio che si usi l'effetto Joule-Thomson, che di
regola e' piccolo. Invece si sceglie come fluido un gas che possa
essere facilmente condensato a liquido mediante compressione a
temperatura ambiente o anche superiore.
Il nome "freon" indica non un singolo composto, ma una complessa
famiglia di sostanze con questa e altre proprieta' utili per la
costruzione di refrigeratori (es. scarsa aggressivita' chimica).
Il ciclo e' questo:
1) Il freon viene compresso (lavoro meccanico L) e e questo porta
inizialmente un aumento di temperatura.
2) Viene messo a contatto termico con l'ambiente caldo, cui cede un
calore Q' mentre condensa. Questo calore ha origine dalla diminuzione
di energia interna del fluido, dovuta sia all'abbassamento di
temperatura, sia (soprattutto)alla transizione di fase vapore -->
liquido.
3) Viene fatto espandere in uno spazio a bassa pressione, col che
ritorna vapore e si raffredda. Questo perche' a parita' di temperatura
il vapore ha energia interna molto maggiore del liquido, e dato che
non viene fornita energia dall'esterno l'energia interna si puo'
conservare solo a spese della temperatura.
4) Viene messo in contatto termico con l'ambiente da raffreddare, al
quale sottrae il calore Q, col che il vapore si riscalda e torna alle
condizioni iniziali del ciclo.
In pratica le fasi 1) e 2) non sono ben distinte, e cosi' pure 3) e
4). E' anche per questa ragione che il ciclo e' distante dal ciclo
ideale di Carnot.
Cosi' ho anche risposto ad Antonios, solo che non ho mai parlato di
"calore generato". Il calore non si genera ne' si distrugge: non e' una
sostanza.
Nel processo hai scambi di energia, che possono aver luogo in forma di
lavoro o di calore.
Come ho detto sopra, e' sempre Q'>Q (la differenza e' L). Ossia il
condizionatore cede all'esterno piu' calore di quanto ne assorbe
dall'ambiente raffreddato.
 
-- 
Elio Fabri

 (espansione in una camera a volume fisso, attraverso un piccolo foro).
ma per produrre quel "metro cubo" di freddo.... si produce più
calore (meccanico, elettrico etc) in valore assoluto? 

 temperatura ambiente o anche superiore.
[...]
Si, hai ragione, ero rimasto alle macchine frigorifere che utilizzano
solo lo stato gassoso in tutto il ciclo, vedi Macchina di Linde.
Una riflessione: la diminuzione di temperatura per effetto Joule-
Thomson e' dovuta ad un aumento dell'energia potenziale di interazione
delle particelle in conseguenza di un aumento di volume; qui invece
abbiamo diminuzione di pressione, vaporizzazione e assorbimento di
entalpia di vaporizzazione, causato da un aumento dell'energia
potenziale di interazione, quindi la causa prima e' sempre la stessa.
Cosa ne pensi?


Se ho capito bene la domanda, ovvero se l'entalpia ceduta all'esterno
dal frigorifero e' maggiore dell'entalpia sottratta all'aria
refrigerata, la risposta e' si: quella ceduta all'esterno e' la somma
di quella sottratta all'aria refrigerata e di tutto il lavoro
elettrico fornito al frigorifero. Pero' lo ha gia' scritto Elio Fabri
nel post del 20 luglio ore 21:17.
Ciao.

 Ciao.
quindi è falso che se lascio il frigo aperto la temperatura della stanza non 
cambia 


certo ! (a meno che non sia spento).
In realtà anche se lo lasci chiuso, la temperatura della 
stanza CAMBIA, ma meno. Se il frigo è chiuso, il termostato 
interno scatta ogni tanto (e il motore si accende ogni tanto 
... è lui che scalda, alla fin fine, anche se poi l'elemento 
che dissipa più calore è il radiatore, che però non lo 
genera, lo sposta solo efficacemente).
Se invece il frigo è aperto, in temperatura impostata non ci 
arriva mai, funziona in continuazione, per cui il motore 
resta sempre acceso e scalda praticamente per i watt di 
assorbimento massimo della potenza di picco del motore stesso.
ciao
Soviet

 cambia
Se lasci il frigo aperto la temperatura della stanza *aumenta*:
sottrai calore alla stanza da una parte (apertura del frigo) e ce lo
"ributti" da un'altra parte (dal retro del frigo, dove c'e' la
serpentina calda), aggiunto pero' al lavoro elettrico del motore. Vedi
anche risposta Soviet Mario.