Kylskåp och termodynamikens huvudsatser


Fysik A - NV09FMTFörra lektionen märkte vi att när ett ämne avdunstar går det åt energi i form av värme. Vi märkte att etanol droppad på huden gav en större kyleffekt jämför med vatten av samma mängd. Förklaringen till det är att etanolen avdunstar lättare än vatten. Vid avdunstningen går åt energi, och den energin tas från huden (vilket märks genom att det känns kallt).

Att ett ämne avdunstar är inte detsamma som att det kokar, t ex vatten kan ju avdunsta även i rumstemperatur – ställ ett glas med vatten på någon plats i en vecka, så kommer du att se att vätskenivån har sjunkit. En högre temperatur gör att avdunstningen går fortare, och vid en lägre temperatur går den långsammare. Vid kokpunkten sker förångningen av ämnet fortast möjligt.

Man kan påverka kokpunkten (och därmed också ett ämnes förmåga att avdunsta vid en viss temperatur) genom att förändra trycket hos ämnet. Ett högt tryck ger en högre kokpunkt och därmed avdunstar mindre vid en viss temperatur under kokpunkten jämfört med om ämnet befinner sig under lågt tryck vid samma temperatur.T ex kan vatten bli 120 grader Celsius i en tryckkokare, medan på toppen av Mount Everest (där det är lågt tryck) kokar det redan under 80 grader Celsius.

Detta används i kylskåp och luftkonditioneringsapparater. Det finns en vätska – ett köldmedium – som cirkulerar inuti och utanför kylskåpet. Genom att variera trycket kommer vätskans kokpunkt att förändras. Då den kokar (lågt tryck) förångas går det åt energi, vilket sänker temperaturen. Då den kondenserar avges energi, vilket höjer temperaturen. Konstruktionen för ett kylskåp är att förångningen tar energi inifrån kylskåpet, och kondenseringen avger värme utanför kylskåpet. Därför är det kallt inuti ett kylskåp och varmt utanför. Se nedanstående figur.

Illustration över värmeöverföring i kylskåp
Illustration över värmeöverföring i kylskåp (Klicka på bilden för att komma till dess beskrivning med ursprungs- och licensinformation)

Man kan se det som att man med hjälp av förångning och kondensering flyttar värmen från insidan till utsidan. Allmänt så kallar man en sådan anordning för en värmepump.

Tillförsel och avgivande av energi, tillsammans med en vätskas egenskap att sträva mot förångning, är två konsekvenser av termodynamikens huvudsatser. Dokumentet nedan, Termodynamik på tio minuter, behandlar detta ytterligare.

Termodynamik på 10 minuter

Kylskåp och termodynamikens huvudsatser

Kommentera

Fyll i dina uppgifter nedan eller klicka på en ikon för att logga in:

WordPress.com Logo

Du kommenterar med ditt WordPress.com-konto. Logga ut / Ändra )

Twitter-bild

Du kommenterar med ditt Twitter-konto. Logga ut / Ändra )

Facebook-foto

Du kommenterar med ditt Facebook-konto. Logga ut / Ändra )

Google+ photo

Du kommenterar med ditt Google+-konto. Logga ut / Ändra )

Ansluter till %s