Холодильной установкой называется устройство, работающее циклически и поддерживает в холодильной камере температуру более низкую, чем в окружающей среде. Это происходит путем перехода некоторого количества
теплоты от холодного тела к телу с более высокой температурой. Холодильник передает определенное количество теплоты от менее нагретого тела (холодных продуктов в холодильной камере) более нагретому телу (воздуху в комнате), причем для осуществления этого процесса необходимо осуществлять работу.
В процессе изотермического расширения, происходит при температуре холодильной камеры Т2, рабочее тело совершает работу и поглощает при этом от холодильной камеры количество теплоты Q2. При изотермического сжатия рабочего тела, происходит при более высокой температуре Т1 нагревателя (атмосферы), последнем передается количество теплоты Qr Это происходит за счет работы внешних сил.
Рабочим телом в холодильной установке обычно пары легко-кипящих жидкостей - аммиака, фреона и др.. Энергия подводится к установке от электрической сети. За счет этой энергии происходит «перекачка» теплоты от холодильной камеры более нагретого тела - окружающей среды.
Таким образом, нагревателя передается большее количество теплоты, чем отбирается от холодильной камеры: = Q2 + A. Следовательно, температура холодильной камеры Т2 еще больше снижается, а температура нагревателя Т1 еще больше повышается.
В завершение урока можно рассмотреть принцип работы кондиционера.
Для охлаждения воздуха в комнате можно встроить холодильную машину в окно так, чтобы холодильная камера была обращена в комнату, а горячие трубки были снаружи. Теперь тепло отбирается в воздух комнаты, вследствие контакта с холодильной камерой, и передается наружному воздуху, вследствие контакта с горячими трубками. Именно так и работает кондиционер. Это, по сути, холодильная машина, охлаждающая комнату за счет нагрева наружного воздуха.
Вопрос к ученикам во время изложения нового материала
1. В каких процессах возможно получение максимальной работы за счет внутренней энергии топлива?
2. Как снизить температуру газа перед сжатием, не допуская при этом теплопередачи?
3. Почему в тепловых двигателях нельзя использовать внутреннюю энергию океана?
4. Зачем нужны нагреватель и холодильник для работы теплового двигателя?
5. Почему КПД теплового двигателя не может равняться 100%?
6. Какие существуют пути повышения КПД тепловых двигателей?